一种IPMC材料的电极制备装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电极的制备装置和制备方法。目的是提出一种用于IPMC材料的电极制备装置及其方法；该装置与方法可大大简化IPMC材料的电极制备过程，并使得具有亲水性质的基体交换膜不被溶解在电极里面也可实现两侧电极的附加，更好地实现了IPMC材料的制备。技术方案是：一种IPMC材料的电极制备装置，包括：一个根据IPMC材料尺寸设置的模具，所述模具顶部设置有若干个长方体凹槽，凹槽长度方向的一侧贯通模具，凹槽长度方向的另一侧封闭；所述模具中，每个凹槽贯通模具的一侧下方对应设置有一个插孔，插孔的轴线与凹槽的长度方向平行；该电极制备装置还包括与插孔数量相同的密封插件。极制备装置还包括与插孔数量相同的密封插件。极制备装置还包括与插孔数量相同的密封插件。

【技术实现步骤摘要】
一种IPMC材料的电极制备装置及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种电极的制备装置和制备方法，尤其涉及一种IPMC材料的两侧电极的制备装置及其制备方法。

技术介绍

[0002]离子型聚合物金属复合材料(Ionic polymer-metal composites,IPMC)是电活性聚合物材料(EAP)的典型代表，相比于压电陶瓷和形状记忆合金等软材料具有驱动电压低、响应时间短、绿色节能、大变形等驱动优点，目前多用于人工肌肉、仿生学等领域。
[0003]IPMC材料由一片制备的基体交换膜和附着在其两侧的电极组成，形成一种类似于“三明治”的结构。当在IPMC上下表面施加电压后，上下表面会形成电场，在静电力的作用下，可移动离子将发生定向迁移。可移动阴离子不能发生迁移，而可移动阳离子会迁移到阴极侧，并对溶剂分子产生拖拽作用，溶剂分子也随可移动阳离子一起迁移到阴极侧，导致沿厚度方向离子浓度和溶剂分子压力梯度分布不均。在其作用下，IPMC材料压力梯度高的一侧发生膨胀，另一侧收缩，从而导致材料的整体变形。
[0004]IPMC材料的传统制备工艺需要将Nafion膜与贵金属盐溶液一起放在容器中进行离子交换，然后取出与反应液进行相关化学反应形成电极。此过程需要反复进行，耗费时间较多。另有一种以IPMC材料的阵列式制备工艺，采用胶带作为掩膜版，把不需要镀电极的地方用胶带遮盖住，在反复进行此过程的同时，Nafion膜将会发生收缩和溶胀，导致胶带脱落，制备耗时且效果较差。此外，由于部分IPMC材料的基体交换膜具有亲水性质，在进行附加电极的时候，极大可能会直接溶解在电极溶液里面，导致IPMC材料制备失败。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服上述
技术介绍
的不足，提出一种用于IPMC材料的电极制备装置及其方法；该装置与方法可大大简化IPMC材料的电极制备过程，并使得具有亲水性质的基体交换膜不被溶解在电极里面也可实现两侧电极的附加，更好地实现了IPMC材料的制备。
[0006]本专利技术为解决上述问题所采用的技术方案为：
[0007]一种IPMC材料的电极制备装置，包括：
[0008]一个根据IPMC材料尺寸设置的模具，所述模具顶部设置有若干个长方体凹槽，凹槽长度方向的一侧贯通模具，凹槽长度方向的另一侧封闭；
[0009]所述模具中，每个凹槽贯通模具的一侧下方对应设置有一个插孔，插孔的轴线与凹槽的长度方向平行；
[0010]该电极制备装置还包括与插孔数量相同的密封插件，每个密封插件都由一个可与插孔插接匹配的圆柱体和一个可与凹槽横截面相匹配的长方体连接而成；所述的长方体可在圆柱体与插孔的插接配合的同时封堵住凹槽的横截面，从而形成模具装置的一侧密封。
[0011]进一步的，圆柱体轴线的水平面投影，与凹槽轴线的水平面投影共线。
[0012]进一步的，所述密封插件上的圆柱体与所述插孔插接配合时，所述长方体的顶面与模具的顶面共面，所述长方体的底面与模具的底面共面。
[0013]进一步的，所述模具为矩形体，所述凹槽长度方向的一侧贯通模具的同时，又在该侧贯通模具的厚度方向；所述密封插件上的圆柱体与所述插孔插接配合时，密封插件上的长方体的背向圆柱体的一侧平面，与模具同一侧平面相平齐。
[0014]一种基于上述制备装置的IPMC材料的电极制备方法，包括以下步骤：
[0015]步骤1，将密封插件的圆柱体插入到对应凹槽下边的插孔内，同时将该密封插件的长方体完全封堵住对应凹槽的贯通一侧；
[0016]步骤2，将电极溶液加入对应的凹槽内并且填满该凹槽；
[0017]步骤3，将已经加入电极溶液的模具装置放入真空干燥箱内进行干燥处理，直到电极溶液干燥充分成为电极为止；
[0018]步骤4将完成干燥处理的模具装置放到常温环境，并将密封插件取出；
[0019]步骤5，用清洗好的医用镊子，将已经干燥好的电极，从模具装置中取出。
[0020]步骤2中，所述电极溶液的加入采用注射器注射。
[0021]步骤3中，所述干燥处理，根据材料的不同设置不同的干燥时间。
[0022]本专利技术的有益效果包括：本专利技术所涉及的装置可为已经处理好的基体交换膜提供两侧电极，并可根据不同尺寸的基体交换膜进行不同的电极设置。更为重要的是，本专利技术可以为具有亲水性质的基体交换膜提供一种简单、有效的附加电极方法。
[0023]在整个电极材料的制备过程中，只需要将不同的电极材料注入不同尺寸的长方体凹槽内，干燥后再将其取出，这样既简化了工艺，又避免了在制备电极膜的过程中对电极膜造成损伤。同时本专利技术所设置的模具尺寸是根据实际需要所进行定量设置，因此大大减少了电极材料的损耗。
附图说明
[0024]图1为本专利技术所述装置实施例的三维结构图。
[0025]图2为图1所述实施例进行干燥处理时的三维结构图。
[0026]图3为图1所述实施例中的模具的三维结构图。
[0027]图4为图1所述实施例中密封插件的三维放大结构图。
[0028]图5为图1所述实施例中电极制备方法流程图。
[0029]图中标号：1、密封插件A，2、密封插件B，3、密封插件C，4、密封插件D，5、密封插件E，6、模具，7、凹槽A，8、插孔A，9、凹槽B，10、插孔B，11、凹槽C，12、插孔C，13、凹槽D，14、插孔D，15、凹槽E，16、插孔E。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的解释说明，但应当理解为本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0031]如图1所示，本专利技术的IPMC材料的电极制备装置(装置大小优选为80mm*80mm)，包括一个模具6和五个密封插件1-5，五个密封插件设置于模具的一侧，与模具之间通过插孔和圆柱体插件进行连接。
[0032]模具上设置有五个尺寸不同的长方体凹槽(图中显示了五个凹槽7、9、11、13、15；这些凹槽的尺寸根据IPMC柔性驱动器的尺寸分别确定)，凹槽长度方向的一侧贯通模具，凹槽长度方向的另一侧封闭；模具靠近密封插件的一侧设置有五个完全相同的插孔(8、10、12、14、16)，插孔的轴线与凹槽的长度方向平行。
[0033]五个密封插件(图中显示了五个密封插件1、2、3、4、5)形状相同，根据凹槽的不同尺寸设置有对应尺寸，以便更好地对模具进行密封处理；同时，密封插件的一侧设置有五个完全相同的圆柱体(插件)，用于与模具的插孔(图中显示了五个插孔8、10、12、14、16)分别对应进行插接连接。同时，在将电极材料倒入模具的五个长方体凹槽(7、9、11、13、15)时，五个密封插件处于插入状态，其中的长方体可在圆柱体与插孔的插接配合的同时封堵住凹槽的横截面，从而形成模具的一侧密封，以防电极材料的损耗。当将电极材料干燥完成后，五个密封插件取出，以便操作人员采用镊子对模具装置内的电极进行完整取出。
[0034]作为优选，圆柱体轴线的水平面投影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IPMC材料的电极制备装置，包括：一个根据IPMC材料尺寸设置的模具，所述模具顶部设置有若干个长方体凹槽，凹槽长度方向的一侧贯通模具，凹槽长度方向的另一侧封闭；所述模具中，每个凹槽贯通模具的一侧下方对应设置有一个插孔，插孔的轴线与凹槽的长度方向平行；该电极制备装置还包括与插孔数量相同的密封插件，每个密封插件都由一个可与插孔插接匹配的圆柱体和一个可与凹槽横截面相匹配的长方体连接而成；所述的长方体可在圆柱体与插孔的插接配合的同时封堵住凹槽的横截面，从而形成模具的一侧密封。2.根据权利要求1所述的IPMC材料的电极制备装置，其特征在于：圆柱体轴线的水平面投影，与凹槽轴线的水平面投影共线。3.根据权利要求2所述的IPMC材料的电极制备装置，其特征在于：所述密封插件上的圆柱体与所述插孔插接配合时，所述长方体的顶面与模具的顶面共面，所述长方体的底面与模具的底面共面。4.根据权利要求3所述的IPMC材料的电极制备装置，其特征在于：所述模具为矩形体，所述凹槽长度方...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵跃鹏，王帆，税鸿棋，蒋嘉航，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：