بررسی تجربی تاثیر ضخامت طلا و غلظت محلول الکترولیت در کامپوزیت‌های پلیمری یونی- فلزی

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• مهران رزاقی قلعه
• بهمن میرزاخانی
• مهدی رئوفی

دانشگاه اراک

10.22067/ma.v27i2.32845

چکیده

کامپوزیت‌های پلیمر یونی- فلزی از جمله مواد هوشمندی هستند که اخیراً در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای یافته‌اند. این دسته از کامپوزیت‌ها، کامپوزیت‌های لایه‌ای فلزی پلیمری بوده که ساخت آنها از تکنولوژی پیچیده‌ای برخوردار است. این کامپوزیت‌ها نسل جدیدی از مواد هوشمند هستند که در محرک‌ها استفاده می شوند. هدف از تحقیق حاضر ساخت یک کامپوزیت پلیمر یونی- فلزی با استفاده از لایه نشانی و بررسی تأثیر متغیرهای مختلف بر خواص و ساختار آن است. بدین منظور پس از تهیه ورق پلیمر پلی وینیلیدین فلورید متخلخل، پوششی از طلا با ضخامت نانومتری بر روی ورقه نازک آن به روش کندوپاش ایجاد گردید. در ادامه به کمک روش الکتروپلیتینگ با استفاده از محلول پروپیلن کربنات، پیرول و نمک تری فلوئورومتان سولفونیمید لیتیوم، در شرایط کاملاً کنترل شده پلی پیرول برروی طلا نشانده شد. میکروسکوپ الکترونی جهت بررسی کیفیت پوشش و آنالیز طیف سنجی مادون قرمز برای برررسی ساختار و شناسایی ترکیبات پلیمر استفاده گردید. پارامترهای موثر بر لایه نشانی پلی پیرول نظیر غلظت محلول و ضخامت پوشش طلا، مورد بررسی واقع شد. نتایج نشان ‌می‌دهد که با افزایش ضخامت پوشش طلا، ضخامت پوشش پلی پیرول بیشتر شده و کیفیت سطحی آن بهتر ‌می‌گردد. همچنین شرایط بهینه الکتروپلیتینگ برای مقدار غلظت محلول الکترولیت 1/0 مولار در دمای کاری 25- درجه سلسیوس بدست آمد.

کلیدواژه‌ها

• پلیمرهای الکترواکتیو
• کامپوزیت‌های پلیمری یونی- فلزی
• لایه نشانی

---

عنوان مقاله [English]

Experimental Study on the Effect of Gold Thickness and Concentration of the Electrolyte Solution of Ionic Polymer-Metal Composites (IPMC)

نویسندگان [English]

• mehran razaghi ghaleh
• bahman mirzakhani
• mahdi raufi

دانشگاه اراک

چکیده [English]

Ionic polymer metal composites have recently been extensively used in various industries. These are a new generation of smart materials for fabrication of actuators. IPMC is a layered polymer-metal composite processed using advanced technology. The objective of this project is the production and processing of polypyrrole-gold-polyvinylidene fluoride (PVDF) composite. The porous PVDF membranes were first sputtered with gold as a conductive layer. The solution of propylene carbonate, pyrrole and lithium triflouromethane sulfonamide salt was employed as an electrolyte for electroplating of poly pyrrole on the gold layer under controlled conditions. The composite layers along with the influence of temperature, current and time of electroplating, electrolyte concentration and thickness of the gold layer on the characteristics of the IPMC were investigated using SEM and FTIR techniques. The results indicated that the thickness of poly pyrrole layer increased with an increase in the thickness of the gold layer and electroplating duration. Meanwhile, the optimum condition of electroplating was obtained in the sample containing 0.1 molar of pyrrole and lithium triflouromethane sulfonamide salt temperature of -25 °C.

کلیدواژه‌ها [English]

• Electro active polymers
• Ionic polymer–metal composite (IPMC)
• Polyvinylidene fluoride (PVDF)
• gold coating
• Polypyrrole

مراجع

1. Goldak J., Chakravarti A., Bibby, M., "A new finite element model for welding heat sources", Metallurgical Transactions B, Vol. 15, pp. 229-305, (1984).

2. Tzou H.S., Lee H.J., "Smart materials, precision sensor/actuators, Smart structures, and structronic systems", Mechanics of Advanced Materials and Structures, Vol. 11, pp. 367-393, (2004).

3. Bar-Cohen Y., "Biomimetic actuators using electroactive polymers (EAP) as artificial muscles", CRC Press, California, USA, (2000).

4. Bar-Cohen Y., "Electroactive polymer (EAP) actuators as artificial muscles-reality, Potential and challenges", SPIE Press, Vol. PM98, (2001).

5. Bar-Cohen Y., "Biomimetics biologically inspired technologies", CRC Press, California, USA, (2006).

6. Shahinpoor M., Kim K., "Ionic polymer–metal composites: IV. industrial and medical applications", Smart Materials and Structures, Vol. 14, pp. 197–214, (2005).

7. Han G., Conducting G.S., "Polymer electrochemical actuator made of high-strength three-layered composite films of polythiophene and polypyrrole", Sensors and Actuators B, Vol. 99, pp. 525–531, (2004).

8. Wu Y., Alici G., Spinks G.M., Wallace G.G.," Fast three layer polypyrrole bending Actuators for high speed applications", Synthetic Metals, Vol. 156, pp. 1017–1022, (2006).

9. Alici G., Huynh N.N., "Performance quantification of conducting polymer actuators for real applications: a micro gripping system", IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 12, No. 1, (2007).

10. Eisazadeh H., "Studying the characteristics of polypyrrole and its composites", World Journal of Chemistry, Vol. 2.2, pp. 67-74, (2007).

11. Gaihrea B., Alici G., Geoffrey M., Cairney M., "Synthesis and performance evaluation of thin film PPY-PVDF multilayer electroactive polymer actuators", Sensors and Actuators A, Vol. 165, pp. 321–328, (2011).

12. Yao Q., Alici G., Spinks G.M., "Feedback control of tri-layer polymer actuators to improve their positioning ability and speed of response", Sensors and Actuators A, Vol. 144, pp. 176–184, (2008).