Электроактивные полимеры

[proxy3d]

06.06.2022 в 17:05, Электро-химик сказал:

Поскольку скорость движения ионов в гелях невысока, то и высоко быстродействия ждать не стоит.

По поводу напряжения: думаю, не стоит давать больше 2.5 вольт, а то начнется процесс разложения электролита, гель деградирует и высохнет.

Нашел. Выложено среди документов по ссылке выше.

Файл High_actuation_response_of_PVDF_PVP_PSSA

Не помню, этот док был про гибрид или другой. Но тут показана скорость срабатывания в пределах 1 сек (для Nafion), дальше идет откат. А вот для полученного полимера S1 based IPMC скорость при 2V заявлена такой же, а вот для S2 based IPMC хуже. 

Мне сейчас идет Nafion, поэтому попробую с ним. В свое время хотел с ним попробовать, но у меня полученную из Штатов пленку выкинули, решив это пленка-мусор (в России не помню чтобы тогда она была, а в Китае не искал - так как дело было где то 8-10 лет назад). И я тогда забил новую заказывать. 

 

[Электро-химик]

 

В 07.06.2022 в 10:48, proxy3d сказал:

в России не помню чтобы тогда она была, а в Китае не искал - так как дело было где то 8-10 лет назад). И я тогда забил новую заказывать. 

В РФ в первом десятилетии был всплеск интереса к топливным элементам, спокойно можно было приобрести любой Nafion. В РФ раньше (да и сейчас) производят аналог - мембрану МФ-4СК.

[Электро-химик]

В 06.06.2022 в 17:34, proxy3d сказал:

Про электронные EAP  я знаю. Изначально от них и шел.

Я имел ввиду использование электропроводящих полимеров в качестве гибкой подводки, а не активного элемента.

Понятно, что в случае необходимости биосовместимости, круг возможных кандидатов сильно сужен: необходим инертный материал, именно с ионным механизмом, как исполнительного механизма, так и проводника, обеспечивающего передачу возбуждения. Ведь живые многоклеточные организмы, по сути работают на электрохимии ионных проводников, разделенных билипидными мембранами-изоляторами. И мышечные волокна - это те же клетки, наполненные фибриллами белка, который может изменять свою третичную/четвертичная структура при изменении электрохимического потенциала/рН/концентрации.

Отдельный сложный вопрос - это интерфейс, т.е. межфазная граница, между ионным проводником (живые клетки) и электронным проводником (современная электроника на металлах и полупроводниках), который реализует внешнее управление.

[proxy3d]

07.06.2022 в 11:38, Электро-химик сказал:

 

В РФ в первом десятилетии был всплеск интереса к топливным элементам, спокойно можно было приобрести любой Nafion. В РФ раньше (да и сейчас) производят аналог - мембрану МФ-4СК.

Поиск показывает, что ее yи где нет в наличии. Откуда брать не ясно. Да и цены на ее аналоги какие то 17-70 тыс руб. (там кончено может за 1 метр2, я за 3.5-4 тыс руб сейчас заказал сейчас Nafion размером 10х10см).

Собственно раньше я как раз в Штатах и покупал Nafion на сайте по топливным элементам. Сейчас проще в Китае купить. 

МФ-4СК нашел только в тендерах, где требуется их закупить.

 

[proxy3d]

07.06.2022 в 11:48, Электро-химик сказал:

Я имел ввиду использование электропроводящих полимеров в качестве гибкой подводки, а не активного элемента.

Понятно, что в случае необходимости биосовместимости, круг возможных кандидатов сильно сужен: необходим инертный материал, именно с ионным механизмом, как исполнительного механизма, так и проводника, обеспечивающего передачу возбуждения. Ведь живые многоклеточные организмы, по сути работают на электрохимии ионных проводников, разделенных билипидными мембранами-изоляторами. И мышечные волокна - это те же клетки, наполненные фибриллами белка, который может изменять свою третичную/четвертичная структура при изменении электрохимического потенциала/рН/концентрации.

Отдельный сложный вопрос - это интерфейс, т.е. межфазная граница, между ионным проводником (живые клетки) и электронным проводником (современная электроника на металлах и полупроводниках), который реализует внешнее управление.

Я использую сейчас слой полученный из углеродных нанотрубок. В принципе он устраивает и по цене (сейчас в России освоили их "дешевое" производство, по сравнению с остальным миром) и по параметрам и по простоте создания.

Есть мысль попробовать сделать гибрид с жидкими сплавами галлия, после их герметизации. Но пока это не основная задача. Так как меня больше сейчас интересует воспроизведение рецептов, сравнение скорости, упругости и вообще какие проблемы возникают. Сразу лезть вглубь, как по мне идея так себе. Сначала надо повторить, то что сделали другие. а тогда можно посмотреть как улучшить.

[proxy3d]

Добавил еще один материал  "Freeform_Fabrication_of_Electroactive_Po.pdf" по ссылке 
https://drive.google.com/drive/folders/1c5092a82igmByG_Muqsx1cp99abgmwdl?usp=sharing

 

в нем есть интересная таблица

Таблица

Материал	Сигнал срабатывания	Деформация (%)	Напряжение (МПа)	Рабочая частота (Гц)	Электромеханический КПД (%)
CP	1V	5	5	1	0.1
Pi-stacking	10V	20	<321 (теоретическая)		< 66 (теоретическая)
IPMC Ионнный EAP	2V	изгиб		10
Dielectric elastomer Электронный EAP	>50V/um	>100	0.1-7	20k	>80 (теоретическая)
Ferroelectric (piezoelectric) polymer	>10V/um	2	16	>1k
Liquid-crystal elastomer	термический (80->100C)	40	0.2	10
Hydrogel Ионнный EAP	3V	>10		<0.1
Nanotube mat	1.2	0.04	>10	>1k

 

Автор работы пишет что самым перспективным является IPMC и CP.. он приводит свои аргументы. 
Я бы еще сюда добавил специальные сплавы Nitinol с деформацией обычно от 2% до 5% их длины. При том, что время срабатывания можно уменьшить до 7 мс за счет антифриза и увеличения напряжения до 7V.

 

Diameter Size (Inches)	Resistance (Ohms/Inch)	Maximum Pull Force (grams)	Approximate* Current at Room Temperature (mA)	Contraction* Time (seconds)	Off Time 70° C LT Wire** (seconds)	Off Time 90° C HT Wire** (seconds)
0.003	5.0	80	100	1	0.5	0.2
0.004	3.0	150	180	1	0.8	0.4
0.005	1.8	230	250	1	1.6	0.9
0.006	1.3	330	400	1	2.0	1.2
0.008	0.8	590	610	1	3.5	2.2
0.010	0.5	930	1000	1	5.5	3.5
0.012	0.33	1250	1750	1	8.0	6.0
0.015	0.2	2000	2750	1	13.0	10.0

 

 

[бродяга_]

10.06.2022 в 13:20, proxy3d сказал:

Автор работы пишет что самым перспективным является IPMC и CP.. он приводит свои аргументы. 
Я бы еще сюда добавил специальные сплавы Nitinol с деформацией обычно от 2% до 5% их длины. При том, что время срабатывания можно уменьшить до 7 мс за счет антифриза и увеличения напряжения до 7V.

совершенству нет предела. пока эти освоишь, уже чем то лучше придумают.

[proxy3d]

Получил генератор сигналов. Разбираюсь с ним. Буду пробовать сделать с использованием его. Посмотрим на результат. Но особых иллюзий не питаю. Сложно понять еще, правильно ли я научился использовать генератор сигналов. И не ясно какой тип сигнала брать - синусоида или еще какой то.. надо будет все пробовать. Как я понимаю работать надо пробовать начинать с частоты 0,1 Гц и до 10-100 Гц. 

Вообще более быстрые среди ионных это вроде как IPMC сейчас.

 

Так же делаю сейчас заготовки (напечатал форму для отливки на фотополимерном) для изготовления основы для теста для сплавов формы. Взял углеродный пластик, попробую с ним сделать основу, там нужно чтобы держало температуру 100-120 градусов  и было слегка гибким наверное (?).

[бродяга_]

24.06.2022 в 16:14, proxy3d сказал:

И не ясно какой тип сигнала брать - синусоида

с синусоидой меньше потерь. хотя они вероятно не имеют большого значения.

разве что в крайних режимах мощности и температур.

[proxy3d]

Повторил опыт с созданием  ионных электронных полимеров. С прошлого опыта докупил некоторые устройства, чтобы точнее изготовить и воспроизвести эксперимент. Что 0,1 ну, что 1 Гц, что 10 Гц.. 
На результате это ни как не отразилось. Ток только немного меньше стал требоваться, но в целом результат такой же. Медленно очень работает.
И так, рецепт ионных EAP на основе углеродных нанотрубок, DMA, PMA, PMM оказался неэффективный. Углеродные нанотрубки тут вообще вторичный элемент.
Подготовка к этому эксперименту вышла по стоимости где-то в 100 тыс руб. 
Далее на очереди ещё 3и рецепта ионных EAP. Надо покупать хим реактивы к ним.
Но изучая материалы, я уже понимаю какие составы ионных EAP сейчас наиболее перспективные. Хотя в целом, ионных EAP имеют слабую силу, но низкое потребление.

 

Повторил опыт с созданием  ионных электронных полимеров. С прошлого опыта докупил некоторые устройства, чтобы точнее изготовить и воспроизвести эксперимент. Что 0,1 ну, что 1 Гц, что 10 Гц.. 
На результате это ни как не отразилось. Ток только немного меньше стал требоваться, но в целом результат такой же. Медленно очень работает.
И так, рецепт ионных EAP на основе углеродных нанотрубок, DMA, PMA, PMM оказался неэффективный. Углеродные нанотрубки тут вообще вторичный элемент.
Подготовка к этому эксперименту вышла по стоимости где-то в 100 тыс руб. 
Далее на очереди ещё 3и рецепта ионных EAP. Надо покупать хим реактивы к ним.
Но изучая материалы, я уже понимаю какие составы ионных EAP сейчас наиболее перспективные. Хотя в целом, ионных EAP имеют слабую силу, но низкое потребление.

 

Вот что использовал