[发明专利]IPMC材料的制备方法、其中间体的制备方法、IPMC材料

说明书

本发明公开一种IPMC材料的制备方法，包括以下步骤：基体膜糙化处理发生在基体膜进行第一次离子交换处理之后以及基体膜进行第一次还原处理之前。本发明还公开了一种IPMC材料的中间体制备方法、一种采上述的IPMC材料的制备方法制备的IPMC材料。本发明具有实现增强电极与基体膜之间的附着力，增加渗入电极的深度以及改善渗入电极的形貌，从而进一步提高IPMC材料的电化学性能和机电性能的优点。

技术领域

本发明涉及柔性智能离子聚合物-金属复合材料技术领域，尤其涉及IPMC材料的制备方法、其中间体的制备方法、IPMC材料。

背景技术

IPMC材料是指离子聚合物-金属复合材料(Ionic Polymer-Metal Composites，IPMC)，是一种典型的离子型电致动聚合物(Ionic ElectroActive Polymer,iEAP)。

由于IPMC材料具有质量轻、变形大、响应迅速、柔韧性好、环保等独特优势，在生物医学、航天航空、军事探测、仿生机械等众多领域有着广泛的应用前景。

现有技术的IPMC材料是通过在离子聚合物基体膜的上下表面沉积并渗透一层电极(如铂、金、钯和银等)而形成的夹层结构复合材料。

如专利申请201711344832.5公开的一种离子聚合物/金属枝树状界面的制备工艺，包括以下技术步骤：(1)基体膜预处理(基体膜糙化、表面清洗、去除杂质离子和溶胀)；(2)浸泡还原镀(离子交换和离子还原)；(3)化学镀或电镀(通过氧化还原过程增加表面电极厚度)；(4)后处理。又如专利申请201210452704.3公开的一种IPMC驱动器的选择性镀工艺，通过将基底材料进行预处理后，(具体地预处理方式是以离子交换膜作为基底材料，将该离子交换膜进行糙化后置于60℃的环境下超声清洗，去除表面颗粒，然后分别酸洗和去离子水煮洗选择施镀区)并在施镀区中进行离子还原、离子还原以及电镀等工艺。

由上述的现有技术可知，目前IPMC材料其糙化均发生在基底材料的预处理阶段。具体如专利申请201310385815.1公开的一种IPMC材料基体膜的糙化工艺，通过对基体膜进行糙化来增加电极层和基体膜之间的粘结强度。而IPMC材料在实际加工过程中，具体在基体材料进行离子交换过程中，基体材料会发生较大比例的收缩，影响其前期的预处理作用，导致基底材料前期糙化的作用得不到有效发挥，从而致使电极与基体膜之间的界面作用降低，相互之前达不到很好的附着效果，进而影响成品IPMC材料的电化学性能和机电性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何去增强电极与基体膜之间的附着力，增加渗入电极的深度以及改善渗入电极的形貌。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种IPMC材料的制备方法，包括以下步骤：基体膜糙化处理发生在基体膜进行第一次离子交换处理之后以及基体膜进行第一次还原处理之前。

优选地，在所述基体膜进行第一次还原处理之后，再先后进行离子交换处理、还原处理，每一次离子交换处理、还原处理为一个周期，该周期持续多次。

由于基体膜在第一次离子交换时，基膜的界面及表面还没有电极的存在，此时基膜的收缩比例达到最大，选择在此时糙化即选择在基膜收缩至最小面积时糙化，后续进行离子还原时，基膜会发生溶胀，将糙化时形成的孔、槽拉大，糙化效果会加强。再进行第二次、第三次或其后的离子交换过程中，电极均已附着于基膜界面及表面，基膜收缩程度减小，不需要再补充糙化。再者，在第二次、第三次或其后离子交换后再进行糙化，会对前一次还原进行的电极造成很大的破坏。

优选地，所述周期为2～5次。

优选地，所述基体膜糙化处理包括喷砂处理、砂纸打磨、微针糙化、等离子体刻蚀的一种。

优选地，所述微针糙化的糙化装置包括微针滚轮或微针板。