一种同时提升IPMC传感器灵敏度和稳定性的方法技术

本发明专利技术公开了一种同时提升IPMC传感器灵敏度和稳定性的方法，是通过定量去除IPMC传感器中的部分水以获得最优含水率，并在最优含水率时对传感器封装。基于IPMC材料随着内部水含量不同，会导致基膜内部的聚合物网络具有不同初始压缩程度，从而决定了阳离子和水分子的迁移能力和聚合物网络储存容量的原理；同时，通过在最优含水率时对传感器封装，防止IPMC材料在不同介质中工作时，其内部的水或阳离子丢失，保证了材料的稳定性，得到同时具有高灵敏度和高稳定性的IPMC传感器。本发明专利技术的方法简单巧妙，利用IPMC材料的基本特性显著提升了其传感性能，从而促进IPMC传感器的实际工程应用。从而促进IPMC传感器的实际工程应用。从而促进IPMC传感器的实际工程应用。

【技术实现步骤摘要】
一种同时提升IPMC传感器灵敏度和稳定性的方法


[0001]本专利技术涉及传感器性能提升领域，特别涉及一种同时提升IPMC传感器灵敏度和稳定性的方法。

技术介绍

[0002]离子聚合物
‑
金属复合材料(IPMC)具有质量轻、可任意塑形以及响应迅速等独特优势，是近二十年来在致动、传感以及能量收集领域均极具应用潜力的新型柔性智能材料。作为典型的离子型传感材料，其自发电、柔韧性好、具有方向识别等特性，在检测位移、流速、压力等信息具有广阔的应用前景。
[0003]IPMC是由中间质子交换基膜和膜两侧表面的电极构成的三明治结构。基膜内部含有大量固定阴离子的聚合物分子链、溶剂和可自由移动的阳离子。IPMC材料在平衡状态时，基膜内的阴阳离子处于电中性。当IPMC受力弯曲时，由于弯曲两侧产生的应力梯度导致基膜内的阳离子和水分子向着弯曲一侧迁移，从而在两电极间产生了可检测的电信号。IPMC传感器的力电耦合效应是基于其内部阳离子和水分子的迁移实现，二者对IPMC传感性能的影响非常显著。不少研究者尝试采用有机溶剂代替水溶液，但由于有机离子分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时提升IPMC传感器灵敏度和稳定性的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、通过称重法测试IPMC传感器的含水率w，将饱和含水率的IPMC传感器放置在空气中，随时间t变化时，得到每一个测试时刻下对应的实测含水率；S2、在指定变形位移下测试饱和含水率的IPMC传感器在空气中随时间t变化时，得到每一个测试时刻下对应的传感响应曲线图；S3、将S2中的每一个测试时刻下对应的传感响应曲线图分别进行傅里叶变换，得到每一个测试时刻下对应的实测传感响应幅值，对所有实测传感响应幅值和S1中的所有实测含水率分别进行拟合处理，得到拟合曲线1和拟合曲线2；S4、将S3中的拟合曲线1中的传感响应幅值的最高点对应的时间t代入到S3中的拟合曲线2中进行计算，得到t时刻下的最优含水率w
最优
；S5、重复S1
‑
S4中的步骤，测试至少三个及以上的饱和含水率IPMC传感器样本，分别得到w
饱和1
、w
饱和2
、w
饱和3
和w
最优1
、w
最优2
、w
最优3
；S6、将S5中每个饱和含水率IPMC传感器样本的饱和含水率和最优含水率分别相减得到一系列失水率w
失水
，确定获得最优含水率IPMC传感器时所需失水率w
失水
范围；S7、通过称重法称量饱和含水率IPMC传感器，当IPMC传感器的失水率达到在S6中的w
失水
范围内时，立刻将其封装，得到高灵敏度和高稳定性的IPMC传感器。2.根据权利要求1所述的一种同时提升IPMC传感器灵敏度和稳定性的方法，其特征在于，步骤S1和S2中的饱和含水率IPMC传感器均是保证从去离子水中浸泡12h以上，测试前，首先将饱和含水率IPMC传感器从去离子水中拿出，用吸水纸迅速擦干IPMC传感器表面多余的水分后，立即将其放置在传感测试夹上或精密电子天平上等待测试，该时刻即为t＝0min时刻。3.根据权利要求1所述的一种同时提升IPMC传感器灵敏度和稳定性的方法，其特征在于，步骤S1和S2中的测试时间间隔保持一致，每隔n分钟(n＝0，1或2)测试一次，分别得到每一个时刻的传感响应曲线图和实测含水率，从t＝0min时刻算起直至1h及以上。4.根据权利要求1所述的一种同时提升IPMC传感器灵敏度和稳定性...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡桥，杨倩，朱子才，刘钰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：