[发明专利]IPMC驱动过程中金属电极动态修复的方法

摘要

本发明公开了一种IPMC驱动过程中金属电极动态修复的方法，以铂型IPMC金属电极的修复为例进行具体说明。采用化学镀法制备金属型IPMC，以铜离子作为驱动离子与动态修复离子，利用水合铜离子在基膜内部的迁移为IPMC提供输出力，同时利用铜离子在交变电场下的持续还原反应对铂电极金属层进行自修复。工艺流程有：（1）传统金属电极型IPMC的制备；（2）动态修复离子液的配置；（3）动态修复离子的交换过程；（4）金属电极动态修复过程；（5）样品保存。本发明在不增加成本的前提下，明显提高IPMC电极的导电性与输出性能。实验证明，动态修复后的IPMC输出性能明显提高，该方法还适用于金型IPMC，钯型IPMC和银型IPMC的电极修复，具有很大的推广价值。

主权项

1.一种IPMC驱动过程中金属电极动态修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、传统金属电极型IPMC的制备：以全氟磺酸型离子交换膜为基底材料，经两次化学镀在基底膜两侧沉积金属层，制备出金属电极型的IPMC电极；步骤2、动态修复离子的配置：采用铜离子作为驱动离子与动态修复离子，并配置一定浓度的铜盐溶液，所述一定浓度的铜盐满足以下条件：在常温下稳定存在，且在水溶液环境中完全电离出铜离子，铜盐的浓度为其饱和浓度的0.5-0.9倍；步骤3、动态修复离子交换过程：步骤3-1、IPMC电极预处理：首先将步骤1所制备出的IPMC电极在酸中清洗，去除电极表面与基膜内部的碱性离子，防止与铜离子反应生成沉淀；然后去离子水清洗；步骤3-2、离子交换：将IPMC电极浸泡在步骤2所配置好的铜盐溶液中，静置12 h以上完成离子交换过程；步骤4、金属电极动态修复过程：在IPMC电极两侧施加一定的交变激励信号， 试样向阳极弯曲，由于弯曲过程中电极一侧发生膨胀，导致电极表面形成裂纹，最终引起IPMC电极电阻的升高；利用电解原理，在交变激励信号的激励下，铜离子迁移到IPMC阴极附近并被还原成铜颗粒，新生成的铜颗粒吸附在电极裂纹处，增加电极的导电性；当激励信号反向时，铜离子在IPMC电极另外一侧完成电极修复过程，最终形成一个电极动态修复过程；步骤5、IPMC电极的保存：IPMC电极使用结束后，将其保存在步骤2所配置好的铜盐溶液中，使所述步骤4中IPMC电极附近的铜氧化成铜离子，并在液体环境中重新实现步骤3所述的动态修复离子交换过程。