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《2018年全国固体力学学术会议摘要集(下)》2018年
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IPMC材料在皮肤电子器件的界面调控中的应用研究

陈韦彤  吴坚  
【摘要】:智能材料作为当前热门的第四代材料,是世界各国重要的研究对象,其中离子聚合物金属复合材料(Ionic Polymer-Metal Composites,IPMC)由于具有低电压下产生大变形的电致动特性,在微型驱动器及仿生机器人领域备受关注。本文利用IPMC材料柔性大变形的特点来调节皮肤电子器件与皮肤之间的界面接触。采用能斯特·普朗克(Nernst-Planck)方程和泊松(Poisson)方程作为控制方程来分析离子的迁移过程,并对IPMC材料的传质过程进行了模拟仿真,得到了内部电势及离子浓度的分布。确立以静电力为主导因素的变形机理并建立了基于IPMC材料微结构的电致变形的力学模型。在柔性电子器件结构中引入IPMC材料层,通过设计IPMC层上电极的点阵分布来达到皮肤电子中功能元件与皮肤紧密接触的目的。有限元模拟仿真显示IPMC层的引入可有效的调控元件与皮肤间的接触效果。本文将IPMC材料与柔性电子器件相结合来调节界面接触力,对扩展IPMC材料的用途具启发意义。

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