离子交换膜金属复合材料的特性及应用
离子聚合物-金属复合材料.
含氟碳官能团的阳离子交换膜
FlemionTM or SelemionTM from Asahi Glass AciplexTM from Asahi Chemical
NeoseptaT、IPMC的制备：
2. IPMC的制备工艺：
6
IPMC 复合膜的制备实例：
1) 2) 3) 4)
5 cm × 5 cm of NafionTM-117
1、初始复合过程（Initial compositing process）
用砂纸轻轻打磨膜的表面, 用超纯水冲洗多次; 在HCl (2 mol/L ) 中煮沸30 min, 取出用超纯水冲洗; 在超纯水中煮沸30min。 将处理后的Nafion膜浸入铂盐[Pt(NH3)6]Cl4(0.01mol/L) 的水溶液中, 陈化12 h,使[Pt(NH3)6]4+ 渗入到Nafion 膜内部, 5) 取出放入40℃水浴的反应器中, 加入5% LiBH4水溶液还原出Pt, 在此过程中, 逐渐升高水浴温度至60℃, 并搅拌1.5h;
2、表面电极化过程（Surface electroding process）
(i) 准备 240 ml ([Pt(NH3)4]Cl2 or [Pt(NH3)6]Cl4) 含120 mg Pt 的水溶液加入 5 ml 5% 氨水（质量百分数) 调节PH值 (ii) 准备5% NH2OH-HCl 水溶液和20%NH2NH2 溶液. (iii) 膜浸入40℃恒温含Pt溶液中，搅拌. 每隔30min 往溶液中加入6ml NH2OHHCl 和3ml NH2NH2 溶液(2∶1) , 并逐步升高温度到60℃, 反应 4 h.至溶液中 无[P t (NH3) 6 ]4+ 离子存在;
离子交换膜的分类与作用
离子交换膜的分类与作用
离子交换膜是一种能够选择性传递离子的薄膜材料，它在许多领域中具有重要的应用。
根据离子交换膜的性质和用途的不同，可以将其分为几个分类。
首先是酸性离子交换膜。
酸性离子交换膜具有优异的酸性特性，能够吸附和释放酸性离子。
在化学工业中，酸性离子交换膜广泛应用于离子交换、分离和纯化工艺中。
例如，在酸性废水处理过程中，酸性离子交换膜可以去除废水中的酸性离子，使其达到排放标准。
此外，酸性离子交换膜还可以用于电化学反应中的质子交换膜燃料电池和电解水产氢等领域。
其次是碱性离子交换膜。
碱性离子交换膜具有优异的碱性特性，能够吸附和释放碱性离子。
在电力工业中，碱性离子交换膜广泛应用于电解盐水制取氢氧化钠和氯气的工艺中。
此外，碱性离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水淡化和废水处理等领域。
另外还有选择性离子交换膜。
选择性离子交换膜能够选择性地吸附和释放特定离子，可以根据需要选择不同的膜材料。
在生物医学领域，选择性离子交换膜被广泛应用于血液透析和药物分离等治疗和分离过程中。
此外，选择性离子交换膜还可以用于环境监测和食品安全检测等领域。
总的来说，离子交换膜的分类与作用多种多样，具有广泛的应用前
景。
通过选择不同类型的离子交换膜，可以实现对离子的选择性传递和分离，从而在化学工业、电力工业、生物医学等领域中发挥重要作用。
离子交换膜的发展将为人类的生活和工作带来更多便利和进步。
金属复合材料的优势和应用前景
金属复合材料的优势和应用前景金属复合材料（metal matrix composites，MMC）是一种由金属基体和增强相组成的复合材料。
与传统的金属材料相比，金属复合材料具有许多优势，如高强度、高刚度、良好的耐磨性和热稳定性等。
这些优势使得金属复合材料在诸多领域具有广泛的应用前景。
一、金属复合材料的优势1. 高强度和高刚度：金属复合材料采用增强相（如纤维、颗粒等）与金属基体的复合结构，能够显著提高材料的强度和刚度。
这使得金属复合材料在需要承受大应力和重载情况下具有优越的性能。
2. 良好的耐磨性：金属复合材料中的增强相能够有效地抵抗磨损和磨削，这使得金属复合材料在摩擦、磨损和磨削严重的环境下具有较长的使用寿命。
3. 耐高温性能：金属复合材料中的增强相通常具有良好的耐高温性能，可以在高温环境下保持较好的力学性能和稳定性。
这使得金属复合材料在航空航天、汽车发动机等高温应用领域有着广泛的应用前景。
4. 良好的导热性和导电性：金属基体具有良好的导热性和导电性，而增强相通常也具有较高的导热性和导电性。
这使得金属复合材料能够在需要良好导热性和导电性的领域中发挥重要作用，如电子器件散热和电磁屏蔽。
二、金属复合材料的应用前景1. 航空航天领域：金属复合材料由于其高强度、高刚度和耐高温的特点，在航空航天领域具有广泛的应用前景。
例如，金属复合材料可以用于制造飞机结构件、发动机零部件和航天器热防护材料等。
2. 汽车工业：随着汽车行业对轻量化和节能环保要求的提升，金属复合材料作为一种重要的替代材料，其在汽车工业中的应用也越来越广泛。
金属复合材料可以应用于汽车发动机、底盘和车身结构等部件，以减轻整车重量、提高燃油效率和降低尾气排放。
3. 电子行业：金属复合材料具有良好的导热性和导电性，因此在电子行业中具有广泛的应用前景。
金属复合材料可以用于制造散热片、电磁屏蔽材料、半导体基底等，以提高电子器件的性能和稳定性。
4. 能源领域：金属复合材料的高强度、良好的耐高温性能和导热性，使其在能源领域具有潜在的应用前景。
离子交换膜的分类与作用
离子交换膜的分类与作用离子交换膜是一种用于分离、浓缩和纯化离子的膜材料，广泛应用于水处理、化学工业、生物技术等领域。
根据不同的分类标准，离子交换膜可以分为多种类型，下面将对其分类和作用进行介绍。
一、按膜材料分类1. 聚合物离子交换膜：由聚合物材料制成，如聚丙烯、聚苯乙烯等。
这种膜具有较好的耐酸碱性和机械强度，适用于广泛的离子交换应用，如水处理中的去除离子杂质、电解质浓缩等。
2. 硅橡胶离子交换膜：由硅橡胶材料制成，具有良好的耐温性能和电气性能。
主要应用于高温环境下的离子交换，如电力工业中的离子交换反应器、燃料电池等。
3. 无机离子交换膜：由无机材料制成，如陶瓷、玻璃等。
这种膜具有较好的化学稳定性和耐高温性能，适用于要求较高的离子交换环境，如电子工业中的离子选择性膜、有机合成中的离子分离等。
二、按交换机制分类1. 阳离子交换膜：具有交换阳离子的功能，能够去除水中的钠、钾、铵等阳离子。
主要应用于水处理中的软化、除碱、除硅等过程，以及电力工业中的离子交换器等。
2. 阴离子交换膜：具有交换阴离子的功能，能够去除水中的氯、硝酸根、硫酸根等阴离子。
主要应用于水处理中的去除阴离子、纯化过程，以及化学工业中的阴离子选择性膜等。
3. 混合离子交换膜：具有同时交换阳离子和阴离子的功能，能够去除水中的各种离子。
主要应用于水处理中的全面纯化过程，以及化学工业中的离子交换反应器等。
离子交换膜的作用主要体现在以下几个方面：1. 分离离子：离子交换膜能够选择性地吸附或排斥特定的离子，从而实现离子的分离和纯化。
2. 浓缩溶液：离子交换膜可以通过交换离子的方式，将溶液中的离子浓缩，从而提高离子浓度。
3. 废水处理：离子交换膜能够去除废水中的离子杂质，使废水得到净化和回收利用。
4. 电解质制备：离子交换膜在电解质制备过程中起到重要作用，能够实现离子的选择性传输和分离。
5. 能源开发：离子交换膜在燃料电池和电化学储能等领域有广泛应用，能够实现离子的传输和反应。
mop_离子交换膜__解释说明以及概述
mop 离子交换膜解释说明以及概述1. 引言1.1 概述MOP离子交换膜是一种具有特殊结构的薄膜材料，它能在液体中选择性地吸附和释放离子。
这种膜的独特性使其在各个领域的应用得以广泛发展。
本文主要介绍MOP离子交换膜的定义、特性和用途。
1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、MOP离子交换膜解释说明、MOP离子交换膜概述、深入理解MOP离子交换膜技术以及结论与展望。
首先，在引言部分，我们将对文章做一个简要的概述，并介绍文章的整体结构。
接下来，我们将详细讨论MOP离子交换膜的定义、特性和用途。
然后，我们将对MOP离子交换膜在不同领域中的应用进行概述。
此外，我们还将深入探讨MOP离子交换膜技术方面的研究进展。
最后，在结论与展望部分，我们将总结全文，并提出未来该领域的发展方向。
1.3 目的本文旨在全面介绍MOP离子交换膜的相关知识，并深入理解其技术原理和应用领域。
通过对该薄膜材料的解释说明和概述，我们希望读者能够了解MOP离子交换膜的基本特性和制备方法，并具备深入研究该技术的基础知识。
此外，我们也将探讨当前研究中的一些关键问题，并为未来发展提出展望。
2. MOP离子交换膜解释说明:2.1 MOP离子交换膜的定义:MOP离子交换膜是一种通过将专业设计的多孔性材料进行活化处理和表面修饰，使其具有特殊的吸附和选择性传递作用的薄膜。
该膜基于离子固体纳米颗粒和高分子聚合物基质构成，广泛应用于水处理、能源、化学工业等领域。
2.2 MOP离子交换膜的特性和用途:MOP离子交换膜具有以下特性：- 高选择性：MOP离子交换膜能够通过调整其孔隙结构、材料组成和功能团修饰来实现对不同离子的高度选择性吸附和传递效果。
- 抗污染能力强：由于其凝胶结构，MOP离子交换膜具有优异的抗污染特性，能够有效防止杂质和微生物附着。
- 高通量：局部大孔道设计使得MOP离子交换膜在保持良好传质能力的同时，还具备较高流通速率。
- 长寿命：经过合理的材料选择和表面修饰处理，MOP离子交换膜能够具备较长的使用寿命。
金属复合材料
金属复合材料
金属复合材料具有许多优点，首先，它具有优异的强度和硬度，能够满足高强度、高硬度的使用要求。
其次，金属复合材料具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，能够在恶劣的环境下长期使用而不易受到破坏。
此外，金属复合材料还具有良好的导热性和导电性，适用于需要导热和导电的场合。
最后，金属复合材料的轻量化特性，可以降低整体结构的重量，提高使用效率。
在航空航天领域，金属复合材料被广泛应用于飞机结构件、发动机零部件等领域。
由于其优异的力学性能和耐热性能，金属复合材料能够满足飞机在高速飞行和高温环境下的使用要求，提高飞机的性能和安全性。
在汽车制造领域，金属复合材料被应用于汽车车身、发动机零部件等领域，能够提高汽车的安全性和节能性能。
在建筑工程领域，金属复合材料被应用于建筑结构件、桥梁等领域，能够提高建筑结构的抗风抗震性能，延长建筑的使用寿命。
总的来说，金属复合材料具有广阔的应用前景和市场需求，随着科技的不断发展和进步，金属复合材料的制备方法和性能将会不断提升，为各个领域的发展和进步提供更加优质的材料支撑。
相信在不久的将来，金属复合材料将会成为各个领域的主流材料，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
离子交换膜的作用
离子交换膜的作用离子交换膜是一种特殊的薄膜材料，它具有离子选择性通透性，能够选择性地将溶液中的离子分离开，从而实现离子的交换和纯化过程。
离子交换膜在各个领域中都发挥着重要的作用，下面将介绍离子交换膜的几个主要应用。
1.水处理离子交换膜在水处理领域中的应用非常广泛。
其中最常见的应用是水软化。
硬水中的钙、镁等离子会与碱性洗涤剂反应，生成沉淀和水垢，对洗衣机、热水器等设备造成严重的损坏。
通过利用离子交换膜可将硬水中的钙、镁等离子与钠离子进行交换，从而软化水质，有效防止水垢的产生。
另外，离子交换膜也可以用于海水淡化过程中，通过选择性地将钠离子从海水中分离出来，从而实现海水的淡化处理。
这种海水淡化技术对于世界上缺水严重的地区来说具有重要的意义。
2.化学合成在化学合成过程中，离子交换膜可以用作催化剂的载体。
离子交换膜材料的特殊结构可以提供高效的分子交换和传递路径，从而实现反应物的选择性转化。
离子交换膜催化剂在化学合成中具有较高的反应选择性和催化活性，可以提高反应的产率和纯度。
离子交换膜还可以用于离子交换色谱分析中。
在离子交换色谱柱中，离子交换膜作为填充材料，通过对溶液中的离子进行分离和纯化，实现离子的定量检测。
离子交换色谱分析在环境监测、食品安全等领域中起着重要的作用。
3.电池和燃料电池离子交换膜在电池和燃料电池中也具有重要的应用。
在燃料电池中，离子交换膜被用作质子传导层，负责将氢气的质子与氧气的电子进行分离，实现电荷的传导和电能的产生。
离子交换膜的高导电性和选择性通过提高燃料电池的效率和性能。
离子交换膜还可以用于锂离子电池中，作为隔膜材料，分隔正极和负极，防止电荷的短路和反应的交叉，提高电池的安全性和寿命。
4.脱盐和浓缩离子交换膜也被广泛应用于脱盐和浓缩过程中。
在海水淡化领域，通过利用离子交换膜可以将盐类和其他杂质从海水中去除，实现海水的脱盐。
同时，离子交换膜还可以用于浓缩溶液中的离子物质，提高产品的纯度和浓度。
新型离子交换材料的研究和应用
新型离子交换材料的研究和应用离子交换是一种重要的化学过程，用于水处理、金属分离和药物制剂等领域。
离子交换材料是用于这种过程的固体材料，能够移除或替换溶液中特定的离子。
新型离子交换材料的研究和应用正在做出重要的贡献，这篇文章将简要介绍。
传统离子交换材料通常是基于凝胶状树脂或硅胶，限制了其在某些应用中的性能。
新型材料的研究致力于增强材料的选择性、容量和稳定性。
其中一种新型材料是基于多孔性金属有机骨架（MOF）材料的离子交换材料。
这些材料由无机簇合物和有机配位基构成，形成高度有序的晶体结构。
MOF的优点是其高度可控的孔道结构，可以根据不同需要进行设计和调节。
这使其具有优异的离子交换性能，并且可以进行特异性认选、密度调整等。
例如，基于MOF材料的离子交换树脂可对贵金属，如铂和钯进行分离和提取。
这些贵金属可从耗损的催化转化剂和电子废物中回收，获得高价值的再利用。
MOF材料的高度选择性也使其成为对电池中的钠、银、铜等金属离子进行盐转移过程的潜在材料。
另一种新型离子交换材料是基于高分子。
传统的交流树脂制备方法利用纳米级交联剂将有机基团接枝到基本结构中，制成凝胶树脂。
然而，这种方法有时会产生不规则表面形态，使得交流树脂的表面积和交换容量下降。
近年来，各种肌动蛋白性高分子材料作为离子交换剂出现。
这些材料对阳离子非常选择性，可以在水处理设备中有效地移除重金属离子，保障饮用水的安全。
特别是，去除铅污染是离子交换材料应用的重要领域之一。
铅污染是全球范围内的一大问题，可能影响旧水管和水处理厂，由此产生的健康风险可能很高。
基于固体高分子材料的离子交换树脂是铅去除的可行方法之一。
客观上，高分子材料更适合于处理大量液体，因为可以制备成颗粒状，使其具有良好的渗透性。
结论上来看，新型离子交换材料在水处理、金属分离和药物制剂等领域中有着重要的应用前景。
研究和开发新型离子交换材料的性能、选择性和稳定性，将使离子交换过程更具有经济性、高效性和可持续性。
离子交换膜及其应用
离子交换膜及其应用离子交换膜是一种特殊的膜材料，具有良好的离子选择性和离子交换能力。
它可以将水中的离子进行选择性地吸附和释放，从而实现溶液的分离、浓缩和纯化。
离子交换膜在许多领域有广泛的应用，包括水处理、化工、能源、生物医药等。
离子交换膜的结构与性能离子交换膜通常由聚合物材料制成，如聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚苯乙烯（PS）等。
这些聚合物材料具有良好的化学稳定性和机械强度，能够承受较高的操作压力和温度。
离子交换膜具有一定的孔隙结构，可以使溶液中的离子通过膜孔进入膜内。
同时，离子交换膜具有离子选择性，可以选择性地吸附或排除特定类型的离子。
这种选择性是由离子交换膜上的功能基团决定的，如酸基团、碱基团、氨基等。
不同的功能基团可以使离子交换膜具有不同的离子选择性。
离子交换膜的应用1. 水处理领域：离子交换膜广泛应用于水处理领域，用于去除水中的杂质离子，如重金属离子、硝酸盐、氯离子等。
离子交换膜可以有效地净化水质，提高水的纯度和适用性。
2. 化工领域：离子交换膜在化工过程中用于分离和纯化溶液中的离子。
例如，离子交换膜可以用于酸碱分离、盐类分离、有机物提取等过程。
它可以提高产品的纯度和质量，降低生产成本。
3. 能源领域：离子交换膜在能源领域有着重要的应用。
例如，离子交换膜可以用于燃料电池中的离子传输，提高燃料电池的效率和稳定性。
此外，离子交换膜还可以用于电解水制氢、电解盐水制氯等过程。
4. 生物医药领域：离子交换膜在生物医药领域有着广泛的应用。
例如，离子交换膜可以用于药物分离和纯化、蛋白质分离和纯化等过程。
它可以提高药物和生物制品的纯度和效果。
离子交换膜的发展趋势随着科学技术的不断进步，离子交换膜的发展也呈现出一些新的趋势。
1. 高选择性：研究人员正在努力开发具有更高选择性的离子交换膜，以满足不同领域的需求。
例如，针对特定离子的选择性更高的离子交换膜可以提高分离效率和产品质量。
2. 高通量：高通量是离子交换膜的另一个重要性能指标。
离子交换膜技术的研究与应用
离子交换膜技术的研究与应用离子交换膜技术是一种将离子在两种均匀的界面上交换的方法。
它一个广泛应用于化学、生物学、环境保护等领域的重要技术。
在化学领域中，离子交换膜技术可以用于分离和纯化化合物，在生物领域中，它可以用于提取、分离和纯化生物物质和蛋白质。
初步研究离子交换膜技术最初是由美国物理学家Lewiston S. Randall于1945年发明的。
自那以后，这项技术已经得到了广泛的研究和发展，其应用范围也越来越广泛。
离子交换膜技术最早应用于水处理领域，可以用于除去水中的杂质物质、药品和重金属离子等。
在那个时期，离子交换膜是用于制造硬水车间和工业废水处理厂的主要工具。
进一步发展随着这项技术的进一步发展，离子交换膜越来越被广泛应用于其他领域，如生物技术、环境保护领域和工业生产中的分离和纯化工艺中。
比如，离子交换膜可以用于从混合物中分离出单一的化合物或氨基酸，并且可以用于实现溶液中离子浓度的调节和纯化等。
离子交换膜的应用离子交换膜技术不仅可以用于实现对离子的分离和提纯，还可以将特定的离子固定在膜中以达到特殊的目的。
比如，金属离子的分离和纯化等。
此外，离子交换膜也可以实现其他一些特殊的功能，如渗透膜，电喷涂、智能涂层和高分子电介质等。
在化学和结构复杂的分子的研究中，离子交换膜也具有广泛的应用，在这种情况下它可以用于提取某些分子甚至纯化复杂的分子。
从不同方面重新设计离子交换膜，能够改变其结构和功能，也提供了新的能力和应用，为其继续发展提供了更多的机会。
未来的研究未来离子交换膜技术的发展依然充满了机遇和挑战。
研究人员可以在设计更为高效、精确和可持续的离子交换膜的基础上探索其更广泛的应用，比如能够应用于生物治疗或生产领域的可溶液膜和可压缩膜等。
还有一些其他的应用领域值得探索，其中之一是从深层海水中提取出稀有矿物的手段，因为海洋环境对于现代社会的经济和社会发展具有重要作用。
此外，离子交换膜也被运用于电池和电力转换领域，以及新材料的研究中。
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离子交换膜金属复合材料的特性及应用
1 引言
离子交换膜金属复合材料是以聚合物薄膜为基体骨架，通过镀涂的方法将某种贵金属颗粒渗透并沉积在膜表而而形成的一种复合材料（IPMC）。
外加较小的直流电压，镀层的表而构成一对正负极，从而诱导膜内电荷的重新分布。
水合阳离子的规则排布能够使膜产生较大的弯曲变形。
该材料质量小、重量轻，对外界激励反应速度快，同时产生与自身重量相比大数十倍的张力，是一种新型的人工智能材料。
它的柔性好、工作电压低、安全可靠，非常适合用于人体内作驱动材料。
在仿生学应用方而，可用它制作出具有高度可操纵性、无噪音、动作灵活的人体手臂、鱼类、昆虫等仿生机器人。
与常规材料构成的致动机构相比，其化学一机械能转换效率高。
同时它还在软性机械致动器、人工肌肉和应力传感器等方而有很大的应用潜力。
2 IPMC的电一机械特性
IPMC是一种电激活材料，当给IPMC薄膜施加直流电压时，薄膜向阳极弯曲，其弯曲程度随着电压的增加而加剧，直至达到饱和状态;加反向电压时，薄膜又弯向另一侧，如图1所示。
在交流电压作用下，薄膜产生正负交替挠曲变形，其挠曲幅度取决于电压幅值和频率。
一般在低频时(小于O.1Hz或O.O1Hz)膜能够产生较大的变形，随着频率的增大，变形幅度逐渐减小，当频率上升到几十赫兹时，将不产生变形。
挠曲变形达到饱和时的驱动电压值随频率而变化，频率越低，允许的电压值越大;相反，频率越高，允许的电压值越小。
薄
膜的运动受控于所施加的电流，但其响应受到IPMC中含水量的影响。
图1 IPMC薄膜的加电弯曲响应示意图
膜的偏转幅度与外加电场强弱以及频率有关，这是因为膜的致动性与膜内离子的迁移有关，膜内双边界层的形成需要离子的大量聚集或减少，离子在驱动电压作用下的运动方向和速度取决于电场的方向和大小，低频时离子向某一方向运动的时间较高频时长，因此膜在低频电场作用下能产生较大的位移。
由于IPMC的挠曲变形特征，用它构成的致动器结构简单，不需要传统的机械运动部件，在低电压下能够产生较大的变形量和较高的力密度，其力可超过自身重量的40倍。
这种致动器如塑胶般柔软和坚韧，可在一定尺寸范围内很容易地分割成所需的形状。
与其它智能材料相比，IPMC致动器的特点是低电压驱动、变形幅度大。
3 IPMC致动器的应用
3.1 人工肌肉
人工尿道括约肌是治疗尿失禁的重要手段，口前使用的括约肌均
以液压传递的方式将尿道闭锁，这样须在患者腹腔上开洞，易使周围组织感染。
IPMC具有质量轻、材质柔软、低电压驱动、变形大的特点，同时其机械动作与人类肌肉相似，这些优点非常适合模拟人工尿道括约肌:将IPMC与形状记忆合金一起组合使用，平时通过记忆合金将尿道闭锁住，而患者需要排尿时，以IPMC致动产生的力矩将记忆合金撑开，开启尿道。
3. 2末端夹持器
由于IPMC薄膜在低电压驱动下能产生显著的弯曲变形，利用这一特性可制作微型低质量机器人手臂末端夹持器。
夹持器末端采用多根IPMC薄膜做成人手指形状，可以自由弯曲变形，具有抓放能力。
利用频率为0. 1 Hz的SV方波做驱动，实现打开与闭合夹持器手指。
实际制作的IPMC手指自身重量为0.4g，用它可以提起10.38的重物，约为自重的26倍。
将夹持器置于待收集物体的附近，尤其是在强酸、强碱，或一些险恶的环境中，闭合夹持器使手臂上举以实现夹持器举起重物，用以完成采样收集任务。
3. 3泳动机
鱼类在水中前进主要是靠尾部的来回摆动拍击水体而获得前进动力，而IPMC在一定频率电压作用下的往复变形正好可以模拟鱼类在水中的运动。
关国Mojarrad等已经研究出一种新型的仿生鱼形推进装置。
该装置由IPMC致动器、控制电路和船体3部分组成，在薄膜上用化学镀方法涂覆有一层铂，然后将薄膜切成条状物，利用IPMC 薄膜的往复挠曲变形特征来模仿鱼的尾鳍实现推进。
一般来说，IPMC作为致动器应用，因机构简单、重量轻、相对螺旋桨推进方式效率高、噪声低，在军事应用方而独具优势。
此外，由于其驱动电压低、操作安全，在生物医学应用方而也有较大潜力。
如利用IPMC作为致动器植入体内作探头，与光相干断层扫描仪(OCT)配合使用，已经获得了满意的试验结果。
4 IPMC工作原理
IPMC的基膜—Nafion膜是一种全氟离子交换膜，它是由憎水性的碳氟高分子主链和亲水性的烷基磺酸根侧链构成的长链聚合物。
当此种聚合物被置于水溶液中时，亲水的磺酸根基团所形成的侧链伸向水中，而含有憎水基的主链则伸向远离水溶液的方向。
这种主链与侧链伸展方向的不同，使得Nafion膜内部形成圆球型水通道。
通常圆体的直径为4 -Snm。
基膜具有较高的离子传导率，能吸收大量极性溶液。
其内部结构具有固定的阴离子带电网链，可移动的阳离子能通过网链迁移或扩散。
将基膜放置于含有金属离子的溶液中时，由于Nafion内外金属离子浓度不同，水溶液中的金属离子很容易扩散到Nafion膜内部，从而使在Nafion膜内部形成金属粒子成为可能。
镀层Nafion复合膜的电致动性能可以从膜内部平衡离子M’的迁移来考虑。
由于Nafion膜中含有大量的一SOs M基团，在膜两侧施加一定电压后对膜内的离子进行重新排布，阳离子离开阳极向阴极聚集，阴离子离开阴极向阳极聚集，而离子交换反应又被膜表层沉积的Pt层抑制，从而在膜的两侧形成2个很薄的边界层，并且离子的移动通常伴随着水分子的移动，基于双金属原理，膜片靠阴极的一而
膨胀，靠阳极的一而收缩，产生向阳极方向的弯曲变形。
5 研究中存在的主要问题
5.1 电解作用
通常在IPMC膜片上施加电压为1. 5V,当电压继续升高时，将产生电解作用，使薄膜内温度升高，材料性能退化，产生激活反应而释放气体。
所释放的氢气累积在保护性涂层下将产生气泡，在真空环境下气泡将使涂层裂开，严重影响材科的致动效果。
5. 2驱动力偏低
在低电压的刺激下，IPMC能产生明显的弯曲变形，尽管此变形能够举起超过其自身40余倍的重物，但IPMC自身重量偏轻，所产生的驱动力也偏低。
因此，如何提高IPMC的驱动力，尚需进一步研究。
5. 3永久形变
在直流电压作用下，IPMC产生弯曲变形，但这种变形不能长时间保持，会出现回缩现象，确定回缩的起始时间，在理论上有困难。
撤消电场，IPMC又向相反的方向产生过位移，出现永久形变。
这些问题不解决就会阻碍IPMC的应用。
5. 4薄膜湿度
IPMC对湿度是特别敏感的，水分比的变化是产生变形的基础。
在干燥的环境中，IPMC只能响应几分钟，保持湿度是非常重要的。
通常需要制作一类似皮肤作用的保护性涂层，利用蚀刻和硅涂层技术，IPMC膜可连续工作4个月。
若要工作更长时间，需在封闭性和
涂层方而做进一步研究。
6 结语
由于口前还没有标准的IPMC产品，一般都是研究者自己现场制作，其性能因工艺条件不稳定而差异很大，有些参数还无法直接测量，很难得出一个适应所有致动器样品的通用模型。
因此在驱动控制方而，必须针对不同的样品，研究优化方法，使其达到最佳响应特性，从而使输出力和变形量及响应速度均满足使用要求。
IPMC材料具有能构成仿生致动机构的独特用途，使其具有巨大的发展潜能。
但由于存在上述关键性问题，高强度、有效的IPMC材料尚无法付诸于商业用途。
为了克服这些限制，人们需要在计算化学、复合材料、电机械分析、致动特性、材料加工技术等众多学科领域进行开发，努力掌握控制电动机械相互作用的参数，提高合成、制作、电镀、成形和处理水平，以最大限度地提高该材料的致动性能和强度。
IPMC的研究主要集中在国外，对仿生机器人、人工肌肉和应力传感器等都研制了实验样品;而国内在这一领域的研究起步比较晚，在制备工艺的水平、基础理论研究方而与国外还有很大的差距。
2004年王海霞等采用渗透还原法制备了P t-Ni/Nafion离子交换膜复合材料，在Pt颗粒膜外表而化学镀沉积Ni作为电极层，在交变电场作用下，离子交换膜复合材料的偏转角为25。
谭湘强等对IPMC泳动机器人的设计和推进机理进行了相关研究。
目前，研究者还不能给出IPMC致动过程中的关键因素和核心参数，相对于压电材料，IPMC还没有得到一个广泛认可的通用模型，
这严重阻碍了IPMC的应用，将是下一步研究的重点。
同时，研发标准化的商业产品，扩大其应用范围，也是一个重要的研究方向。
参考文献：略。