ИСТИНА

Ионные актуаторы на основе микропористой мембраны ПВДФ Шачнева Светлана Сергеевна Важнейшим критерием, определяющим направление разработок и оптимизации технологий для применения в космических аппаратах, является масса. Поэтому создание новых легких, компактных, и прочных материалов является первоочередной задачей. С другой стороны, поиск новых более эффективных технологий, позволяющих изменить сам принцип функционирования и конструкции устройств, выглядит не менее привлекательным. Объединение этих подходов легло в основу создания исполнительных устройств на основе электроактивных полимеров (ЭАП). В отличие от обычных механических преобразователей, в которых движение генерируется посредством изменения относительных положений между их частями, преобразователи на основе ЭАП демонстрируют гибкое движение, благодаря изменению формы самого устройства. Электромеханические исполнительные устройства (актуаторы) представляют собой трехслойное устройство, состоящее из электролитной полимерной пленки, покрытой с двух сторон электродами. При приложении напряжения между электродами происходит набухание одной поверхности устройства за счет миграции ионов электролита, что приводит к деформации всего устройства. Рисунок 1. А)микрофотография мембраны с ПЭГ, б)мембрана с ПИЖ(BF4), в)актуатор Целью данной работы является создание актуатора для работы в условиях открытого космоса. В качестве основного связующего полимера как для электролитного слоя, так и электродов был выбран устойчивый к агрессивным средам фторопласт ¬ винилидендифторид (ПВДФ). Для изготовления электродов использовали углеродные нанотрубки, в качестве электролита была выбрана ионная жидкость. Мембраны, исследованные в этой работе, были получены методом инверсии фаз: высушиванием раствора смеси ПВДФ и добавки в ДМФА. В качестве порообразующей добавки были использованы поли(1-винил-3-метилимидазолиятретрафторбората) (ПИЖ(BF4)), поли(1-винил-3-метилимидазолиясульфит) ПИЖ(MeSO3), полиэтиленгликоль (ПЭГ). Было исследовано влияние условий получения, количества и типа добавки на структуру мембран. При использовании добавки ПЭГ, образовывались сферолиты ПВДФ, а ПЭГ занимал свободный объем между ними. Мембраны, полученные из этой пленки были хрупкими. При добавлении ПИЖ, образовывался каркас ПВДФ с шарообразными включениями порообразователя. Такие мембраны были более прочными. Электролитный слой был изготовлен из полученных мембран путем пропитки ионной жидкостью. Наблюдалась прямая зависимость между степенью пропитки электролитом, пористостью и проводимостью мембраны. Мембрана с большей пористостью обладает самой высокой ионной проводимостью (9.2 мСи*см-1). Актуаторы изготовили склеиванием слоев электродов и пропитанной мембраны проводящим клеем. Большие значения электромеханической силы достигаются для актуаторов с мембранами на основе пленок с ПИЖ(BF4). При пропитке БМИмBF4 значения силы увеличивается.