ИСТИНА

Актуаторы на основе ионной жидкости Шачнева Светлана Сергеевна Студентка 4 курс бакалавриата Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, факультет наук о материалах, Москва, Россия E–mail: shachneva20@gmail.com Исполнительные устройства (актуаторы) на основе электроактивных полимеров (ЭАП) представляют собой трехслойные электромеханические преобразователи. Перспективными среди ЭАП являются ионные системы. Ионные актуаторы состоят из пропитанной электролитом полимерной мембраны, покрытой с двух сторон электродами. При приложении напряжения происходит набухание одной поверхности устройства за счет миграции ионов электролита, что приводит к деформации всего устройства. В данной работе были изготовлены актуаторы на основе мембраны ПВДФ. Электролитом была выбрана ионная жидкость (EMImBF4). Материалы были подобраны из-за их термической и химической стабильности. На первом этапе в качестве материала электрода было выбрано золото. Золото напылили на пропитанную мембрану. Но при подаче напряжения электрод отслаивался. Так как важно, чтобы электроды были эластичными, то новый электрод был изготовлен на основе нанотрубок и ПВДФ. Полученную пленку сначала сплавляли под прессом с мембраной. При подаче потенциала такие устройства также расслаивались. Далее мы пробовали склеивать актуатор сульфированным полиимидом. Это вещество является ион-проводящим и термостабильным. Устройства, полученные таким способом работали без разрушения структуры. На свойства устройства влияет морфология электролитного слоя. Поэтому при изготовлении мембран использовали разные добавки-порообразователя: поли(этиленгликоль) (ПЭГ3000), поли(1-метил-3-винилимидазолия тетрафторборат) (ПИЖ(BF4)), поли(1-метил-3-винилимидазолияметилсульфат) (ПИЖ(MeSO4)), дибутилфталат (ДБФ). При использовании добавки ПЭГ, образовывались сферолиты ПВДФ, а ПЭГ занимал свободный объем между ними. При добавлении ПИЖ, образовывалась губкоподобная структура ПВДФ. Для всех актуаторов была измерена блокирующая сила, которая показывает, какое механическое напряжение возникает в устройстве при приложенном потенциале. Наибольшая силой характеризуются устройства на основе пленки с ДБФ и с ПИЖ(BF4) (табл.1). EMImBF4 добавка ПЭГ40000 ПЭГ3000 ПИЖ(MeSO4) ПИЖ(BF4) ДБФ Степень пропитки, % 45,7 40,9 39,4 43,5 41,6 Макс эл-мех сила, мН 3,9 1,3 1,8 3,8 4,4 Время отклика, с 150 10 150 300 60 Толщина актуатора, мкм 274 349 289 330 323 Таким образом, было установлено, что оптимальный метод для получения актуаторов – склеивание слоев проводящим клеем. Значения силы устройств больше, чем у полученных другим методом. Работа выполнена при поддержке российского фонда фундаментальных исследований (грант № 18-29-18090 мк).