AAAA(08)离子聚合物-金属复合物发展综述
……苎壁熏塑…．竺曼量点塑…………………………………………………………………。多么；曼幺堡；…¨离子聚合物一金属复合物发展综述
彭瀚昊，杨淋，李华峰，赵淳生
（南京航空航天大学，江苏南京２１００１６）
摘要：介绍了一种新型智能材料——离子聚合物一金属复合物，概述了其特性和致动机理，引述了离子聚合物一金属复合物在微特作动器中一些应用实例，最后展望了离子聚合物一金属复合物在未来的发展前景。
关键词：离子聚合物一金属复合物；人工肌肉；ＥＡＰ；作动器；仿生机器人，
中图分类号：ＴＭ３５９．９文献标识码：Ａ文章编号：１００４—７０１８（２１）０８）０２—００５７—０５
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＩｏｎｉｃＰｏｌｙｍｅｒ—－ＭｅｔａｌＣｏｍｐｏｓｉｔｅ
ＰＥＮＧＨａｎ—ｍｉｎ，ＹＡＮＧＬｉｎ，ＬＩＨｕａ一扣ｎｇ，ＺＨＡＯＣｈｕｎ—ｓｈｅｎｇ
（ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏ．ａｎｄＡｓｔｒｏ．，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｋｉｎｄｏｆｓｍａｒｔｍａｔｅｒｉａｌｗｈｉｃｈｗａｓｃａｌｌｅｄｉｏｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒ—ｍｅｔａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅ（ＩＰＭＣ）ｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｉｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄａｃｔｕａｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ；ｌ目ｏｍｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＩＰＭＣｕｓｅｄｉｎｔｈｅｍｉｃｒｏ—ａｃｔｕ—
ａｔｏｒｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆＩＰＭＣｗｅｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩＰＭＣ；ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｍｕｓｃｌｅｓ；ＥＡＰ；ａｃｔｕａｔｏｒ；ｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃｒｏｂｏｔ
０引言
离子聚合物一金属复合物（ＩｏｎｉｃＰｏｌｙｍｅｒ—Ｍｅｔ－ａｌＣｏｍｐｏｓｉｔｅ，简称ＩＰＭＣ）是人工肌肉的一种，属于离子型ＥＡＰ（ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒ）范畴，也称为离子型人工肌肉。它在仿生机械中是一类最基本的驱动器与传感器，是一种柔顺装置。ＩＰＭＣ的形态类似于一块薄金属片，原料可以是ＤｕＰｏｎｔ公司的ＮａｔｉｏｎＴＭ膜，也可以是日本的Ｆｌｅｍｉｏｎ膜和Ｓｅｌｅｍｉｏｎ膜，然后在膜的两侧面镀上电极（如铂Ｐｔ、金Ａｕ等贵金属）可得ＩＰＭＣ膜。在电极上加上低电压（１—７Ｖ）可以使它产生一定的弯曲变形，从而构成作动器；而如果不加电压，只加纯机械载荷（弯矩）可以使膜上下表面产生电位差，则构成柔性传感器。ＩＰＭＣ为人们制造具有肌肉性能的作动器和传感器提供了可能，其驱动电压低、柔度高、响应迅速、位移大、产生的力是自身重力的好几倍，所以运用ＩＰＭＣ制作的作动器非常容易微型化，有利于仿生学的发展，目前适用于医疗器械（如人造心脏、人造眼球、人造皮肤）、太空探索、微型机器人、ＭＥＭＳ和娱乐等诸多领域。
ＩＰＭＣ的发展可以追溯到１９３９年，人们发明了在膜的表面快速沉淀一层胶态化银的方法…。不过，这种方法形成的ＩＰＭＣ的雏形由于金属层和聚合物之间容易脱离，所以金属层不能实现作为电极的功能。随着技术发展，２０世纪７０年代初，Ｌｅｖｉｎｅ
收稿日期：２００６—１２－０１
基金项目：国家自然科学基金（５０４０７００４）和Ｐｒｅｖｏｓｔ【２１等人运用氧化还原反应进行电镀，解决了这个难题。１９９２年Ｏｇｕｒｏ【３Ｊ、ＳｈａｈｉｎｐｏｏｒＭＪ、Ｓａｄｅ．ｇｈｉｐｏｕｒ＂１同时发现了ＩＰＭＣ的电驱动特性。１９９９年召开第一届关于ＥＡＰ的国际会议以及开展用ＥＡＰ驱动的机械手与人手进行力量比赛后，包括美国、日本、韩国在内的多个国家研究机构和企业都对ＩＰＭＣ进行了全面研究，２０００年以后这项技术得到了长足发展，有了许多各种各样的新型作动器，比如蝠鲼型作动器【６Ｊ、８脚作动器ｒ列和蛇形作动器旧１等。
１ＩＰＭＣ的致动机理和特性［９３０】
１．１ＩＰＭＣ的致动机理
ＩＰＭＣ的致动机理如图ｌ所示。在两电极上施加电压后，材料中本来平均分布的阳离子在外加电
图１ＩＰＭＣ变形原理
场的作用下向阴极聚集。同时膜内阳离子（Ｎａ＋、Ｌｉ＋）等亲水性很强，它们移动时，带动水分子一起移动到了阴极附近，从而在膜的一侧形成一个很薄（小于１０¨ｍ）的边界层，ＩＰＭＣ膜负极侧溶胀，产生压力差，密度大的地方向密度小的地方弯曲，即膜向阳极弯曲，从而导致形变。
如果通直流电，弯曲后，薄膜会逐渐恢复原状（不同离子的恢复方向和程度都有不同…）；如果通
¨。：多乏；苎么！塑一………………………………………………，堕鲞蔓塑…２…００８．芝望．塑…
｛一定频率的交流电，薄膜会产生摆动。
端挠度ｕ为：
；
反之，膜受外力而变形，将在电极问产生电势
！差。这是因为膜的变形使膜内外部的纤维膨胀，内ｊ部的压缩（如图２所示），这就导致膜的纤维内产生
！应力梯度。又因为膜内的阴离子固定在聚合物内的ｉ纤维中不能自由移动，而阳离子是可以移动的，所以；膜内的阳离子朝密度小的区域运动，使电极间产生
；电势差。ＩＰＭＣ的这种传感性能最早是由Ｓａｄｅ一
！ｇｈｉｐｏｕｒ等人提出的，后来Ｓｈａｈｉｎｐｏｏｒ进行了深入的｛研究，并取得了一定的成果。这种特性使得ＩＰＭＣ
；在ＭＥＭＳ中有着巨大的发展潜力。
图２纯机械力下的ＩＰＭＣ内电荷分布图
电压的大小直接影响膜的形变量和驱动力的大小。当电压较低时，由于膜内部电阻和表面阻抗的存在，ＩＰＭＣ的运动幅度很小；当电压升高时，膜内离子迁移的速度和迁移量增加，薄膜的形变量和力同时增大；当膜内离子分布形成的电场与外加电压形成的电场达到平衡时，薄膜的形变最大。此外，ＩＰＭＣ膜的形变量还与外加电压的频率有关…１。由于ＩＰＭＣ膜内水合阳离子迁移速度的限制，迁移需要一定的时间，因此ＩＰＭＣ膜在低频电场作用下才能产生较大的位移。
膜内阳离子种类对膜的位移量影响也很大，因为离子不同，膜的内阻和膜的硬度也不同，这些因素都会导致膜的致动性不同。例如ＭａｓａｋｉＹａｍａｋｉｔａ
的蛇形作动器用不同的离子（Ｎａ＋、Ｃｓ＋、ＴＥＡ＋）进
行位移和速度的对比，如
图４运行速度曲线图蔷ｌ
除上述影响因素外，还有ｒ＿—』１矣！一个重要因素就是膜的厚度。菇＝＝习卫一
物｝如图５所示，设一块ＩＰＭＣ膜Ｌ＿一，
ＩＦ
麓ｌ长为￡。、自由运动部分长为图ｓ膜的受力分析图鬃ｉ￡，宽为形，厚为Ⅳ，顶端变形位移为ｎ（即最大挠
｛度），Ｆ为ＩＰＭＣ膜顶端当量支撑力。ＩＰＭＣ膜在较大
‘范围内的变形可以近似地认为是线性的，所以可以把它看成悬臂梁。由材料力学［１２１的知识可知膜末
ｕ＝要
（１），：警
（２）
式中：魁为变形最大时的力矩，王为转动惯量。把式（２）代人式（１），得：
ｎ＝丽４ＦＬ３
（３）
ｎ＝————ｉ
Ｌｊ，
ＥＷＨ。
、１
由式（３）可以看出，ＩＰＭＣ的性能与厚度有很大的关系。同样的位移“，力与厚度是三次方的关系，即其他参数都不变的情况下厚度增加一倍，力就大了三倍。因此有学者制作了４ｍｍ厚的ＩＰＭＣ膜，如图６所示，其驱动力可达２００
ｇ。
图６
４
ｍｍ厚的ＩＰＭＣ薄膜
１，２
ＩＰＭＣ的特性¨３ｊ
ＩＰＭＣ是一种新型材料，同时具有压电陶瓷和生
物肌肉的一些特性。它的电致伸缩性与压电陶瓷很相似，但是其变形量却要比压电陶瓷的变形量大得多，最大可以达到２１５％¨引，这种大变形量与生物肌肉很相似。表ｌ列出了ＩＰＭＣ、形状记忆合金（ＳＭＡ）和电学陶瓷（ＥＡＣ）的一些主要性能，通过比较我们发现，三种材料都有各自不同的性能，要因地制宜地选用所需的材料。
表ｌ
ＩＰＭＣ、形状记忆合金（ＳＭＡ）和电学陶瓷（ＥＡＣ）的比较㈦１５１
形状记忆合金
电学陶瓷性能
ＩＰＭＣ
（ＳＭＡ）
（ＥＡＣ）
位移＞１０％
＜８％短疲劳寿命
Ｏ．１％一Ｏ．３％
力／ＭＰａ＞０．１大约２００
３０—４０
响应速度ｐ，ｓ。ｍｉｌｌｍｓ—ｍｉｎ舻～ｓ
密度（ｇ?ｃｃ－１）１—２．５５—６６～８驱动电压／Ｖ
ｌ～７
５
５０～８００
功耗ｍＷ～Ｗ
ＷＷ
韧性
有弹性，恢复性好有弹性易碎，弹性差
ＩＰＭＣ的优点：
（Ｉ）寿命较长，响应速度快；（２）体积小，质量轻；
（３）产生大运动而不需要轴承和滑动部件；（４）驱动电压低；
（５）类似于生物肌肉比例恒定的特性（即尺度不变性，同样的尺寸产生的输出一样，而不同的尺寸产生的输出与其尺寸成比例），适用于微型装置；
（６）无噪声，环保；（７）可以微型化发展。
…．苎壁鱼丝…竺望塑……………………………………………．。乡玄．参影夔：…．？…一……………………………～…一一一…………………．－－……………－－．…………………一ｔ－／＃睁ｑ＾￥《ｔ箱Ｆ／２咒《＃２铲
。
但是，由于制造ＩＰＭＣ过程中的一些不稳定因素，如电镀时的温度、还原剂的用量及其他一些不可知或人为不可控的因素，会导致不同ＩＰＭＣ的表面容抗很难保持一致性，电动性能就会有很大的不同，这就导致ＩＰＭＣ性能不易调节，在制成作动器后需要比较复杂的控制系统及反馈来达到控制要求。目前，Ｓｈａｈｉｎｐｏｏｒ等人从１９９２年开始研究ＩＰＭＣ的传感器开始，已取得了一些成绩。
１．３
ＩＰＭＣ的制作工艺＂１
从２０世纪９０年代开始，日本的Ｋｅｉｓｕｋｅ
Ｏｇｕｒｏ
和美国的ＳｈａｈｉｎｐｏｏｒＭ等都有很深入的研究，也取得了重要的研究成果，总结出了一套比较完善的制作方案。但是，ＩＰＭＣ的制作工艺仍然是当前研究的热点之一，需要更进一步提高其输出力和动态响应特性，以及提高其耐久性。目前，美国ＭＩＴ、新墨西哥大学、日本东京大学、韩国汉阳大学、香港城市大学、新加坡南洋理工大学以及台湾成功大学等都在积极展开相关研究工作。研究发现，ＩＰＭＣ膜对不同的离子，在相同电压驱动下的输出力及变形量是不同的，其中以“＋和Ｎａ＋的效果最为显著。实验表明，ＩＰＭＣ表面电阻的大小与ＩＰＭＣ的输出能力有密切关系，而ＩＰＭＣ表面电阻的大小又与其表面电极制造工艺密切相关。制作ＩＰＭＣ主要流程如图７所示。
《户
Ｎａ６∞Ⅲ
薹兰兰芝兰当溶液的沉积和干燥
南起膜
Ｉ－。嘲一
铸成的Ｎｔｔｔｉｏｏ膜
ｌ
’：：：：：：”熟处理
‘ｉ≈｛、｛ｃｆ’
ｌ
ｌ口口∞化学渡
图７
ＩＰＭＣ制造工艺
（１）把买来的ＤｕＰｏｎｔ公司的ＮａｔｉｏｎＴＭ膜溶液倒
入器皿中，存放几天，待其干燥。
（２）把Ｎａ｛ｉｏｎ。Ｍ膜从器皿中取出。
（３）热处理一般是加热到１０００Ｃ，再退火处理。（４）化学镀过程是把Ｐｔ镀到ＮａｆｉｏｎｌＭ膜表面，完成ＩＰＭＣ的制作（这部分很复杂也很关键，电极Ｐｔ层的厚度和致密性直接影响ＩＰＭＣ膜的性能，除化学镀外，还可用电镀的方法）。
２
ＩＰＭＣ作动器的现状
用ＩＰＭＣ构造机械装置是推广应用这种材料的
有效也是关键的方法。由于ＩＰＭＣ是一种柔性的材料，可使传统的刚性机械装置的结构得到简化，例如弯摆运动在传统机械中往往需要有销轴，而用ＩＰＭＣ则根本无须销轴就可十分简单地实现弯摆运动。目
前的ＩＰＭＣ输出位移（应变）很大，但输出力尚不够；大，如何通过巧妙的机构设计，达到增力的目的，亦；是值得关注的。ＩＰＭＣ机械装置的“封装”依旧是一｛、个难题，尤其在ＭＥＭＳ器件中问题更加突出。
；：
近十几年来，在如何应用ＩＰＭＣ这种人工肌肉；簟这方面人们做出了很多尝试，其中有些方法已经取ｉ亨
得了初步的成功，并研制出了各种各样的基于ＩＰＭＣ；Ｉ
的作动器。２０世纪９０年代以来，人们发现ＩＰＭＣ的ｊ；
柔性非常适用于新一代的医疗器械和康复器械。医；芦
疗器械中以ＩＰＭＣ制造的微泵微阀与微电子元件结ｉ笆
合，可组成糖尿病人胰岛素自动给药系统，实现对病ｌＳ人定时、定量给药；基于ＩＰＭＣ制作的柔顺内窥镜ｉ蠢
（例如喉镜、胃镜等）驱动机构，可显著减少病人的ｉ啼
伤痛；ＩＰＭＣ还可用于微创手术用体内器械的运动控；：制。例如心导管手术¨刮是治疗心血管疾病的微创｝管伤手术，目前使用的器械需要通过抽换导引线才能ｉ霉进入冠状动脉等部位，手术操作复杂，容易发生事ｉ量
故。用ＩＰＭＣ这种人工肌肉制造主动控制心导管，ｊ≮就可方便地完成上述复杂的手术操作，且由于ＩＰＭＣ
Ｚ
人工肌肉机构的柔顺性，可大大减轻病人手术过程ｉ管
中的伤痛。利用ＩＰＭＣ人工肌肉的柔顺性及其大变｛寨
形和低电压驱动的特长，可构造爬虫式仿生机器人，；参
通过微创手术或直接导入血管、气管或肠道，实现管ｊ
ｆ
内病灶检测或定点微治疗，包括微切除手术或定点、ｉ
定量给药。
可穿戴机器人（ＷｅａｒａｂｌｅＲｏｂｏｔ）是当前特种机ｉ器人发展的一个重要方向，美国加州大学贝克利分｝
校近年来展开了许多开创性的研究，其主要目标是ｉ
为装备下一代的特种步兵。显然可穿戴机器人的概｛
念完全可拓展到康复器械。例如指残病人如能戴上；
．ＩＰＭＣ人工肌肉制作的主动控制手套，就可以自如ｉ
地抓握东西，当然这需要很大的力，目前还很难满ｉ
足。这里介绍一种用ＩＰＭＣ制成的抓物器，如图８
所示，它由４个手指组成，每个手指是一块ＩＰＭＣ人；
图８夹钳机器手
工肌肉，对每块ＩＰＭＣ施加合适的电压，从而控制夹钳模拟机器手的动作。每块膜重０．１ｇ，在５Ｖ、２５
ｍｗ时就能举起１０．３ｇ的物体，如果能够提高机器
手的承重，那么它的应用领域将更为广泛。
ＩＰＭＣ人工肌肉在工业上也大有用武之地。日本Ｅａｍｅｘ公司开发成功了用于手机相机模块的光学式手抖动补偿致动器。与此前的电磁式致动器相
比，不仅薄，而且构造简单、成本低、耗电少。试制品的外形尺寸为厚１．５ｍｍ，直径１４ｍｍ，中心部分配有镜头座。支持镜头座的离子交换树脂伸缩时，镜头倾斜。将这种镜头的倾斜与摄影者的手抖动联系起来就可以避免照片的画质降低。光学式手抖动补偿机构的倾斜范围最大±２．９。，速度最大为１４．１３ｏ／ｓ，能满足光学部件厂商的要求。耗电为１５．３５ｍＷ，驱动电压为±４Ｖ。ＩＰＭＣ人工肌肉还可制造微阀阵列，用于微分析系统液流的控制。
２０００年，美国ＮＡＳＡ航天中心的ＣｈｍｉｅｌｅｗｓｋｉＡＢ和ＪｅｎｋｉｎｓＣＨ【１７１把ＩＰＭＣ膜运用在太空探索里，例如用于收集装置上。美国ＪＰＬ（ＪｅｔＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＬａ．
ｂｏｒａｔｏｒｙ）实验室已用它做成类似于汽车挡风玻璃刮雨器的刮尘器，以除去探测器在火星执行任务时硬件装置上积累的灰尘，如图９所示。
图９刮尘器
２００１年，韩国Ｓｕｎｇｋｙｕｎｋｗａｎ大学的ＫｗａｎｇｍｏｋＪｕｎｇ等人根据生物肌肉的原理制作了一台直线型人工肌肉电机¨８｜。
２００３年，日本大阪的Ｅａｍｅｘ公司发明了一种会游泳的玩具鱼，并且已经成功进入了市场，这也是人造肌肉目前唯一进入市场的产品，引起了各国科研人员的广泛关注。这种玩具鱼完全依靠ＩＰＭＣ的大变形产生动力，结构简单、价格便宜。
膜通电，ＩＰＭＣ膜发生变形，不通电的没有变形，作动器由状态ｌ变为状态２，并且向右移动。然后给已通电的膜断电，再给其余的膜通电，使右侧的ＩＰＭＣ膜变形（状态３），作动器位置不变。等到左侧的膜恢复原来状态，右侧的膜变形达到最大，作动器位置仍不变（状态４）。当右侧的膜恢复原来的状态时，由于左侧的膜悬空，作动器右移（状态５）。
运动中左右两边ＩＰＭＣ膜的相位差要调好，这样才能平稳的运行。
图１２八脚作动器运动机理
２００４年，爱沙尼亚共和国ＭａｒｔＡｎｔｏｎ㈣等人根据蝠鲼（一种海鱼）的运动原理，利用ＩＰＭＣ人造肌肉的仿生特性，以及低电压和大位移的优点，设计了一种仿生作动器。基本结构如图１３和图１４所示，
图１３蝠鲼作动器的主体结构图１４侧翼图
中间平板３５
ｍｍ×２７
ｍｍ，厚０．５ｍｍ。侧翼每块膜
长５０ｍｍ，下底宽１２ｍｍ，上底宽３ｍｍ，厚度在０．２
～０．５
ｍｍ之间，一共４块。每块翼重１．５ｇ，机构总
重量为９．６ｇ，在两组实验中运动速度分别为３
ｍｍ／
Ｓ和９ｍｍ／ｓ，实物图如图１５所示。
图１０玩具鱼
同年，韩国科学技术研究所的微型系统研究中心研制出了一种基于ＩＰＭＣ的八脚作动器［Ｔｊ，如图１１所示，总长６．５ｃｍ，宽４．２图１５实物图
ｅｍ，高１．５ｅｍ，总重为４．４图１６为侧翼上两块ＩＰＭＣ上的驱动电压图线，ｇ。其中，中间的主体部分
图１１八脚作动器
实线是其中一块的驱动电压，虚线是另一块的驱动（长方形板）长６ｃｍ，宽３ｃｍ，重３．６ｇ，每块膜长２电压。当驱动电压加在ＩＰＭＣ的接触器上时，每块ｃｍ，宽０．４ｅｍ，厚０．１１５ｃｎｌ。作动器的驱动电压是
ＩＰＭＣ在交流电作用下会上下摆动。由于电压相位４
Ｖ，驱动频率为０．８Ｈｚ，每块膜产生的力大约为０．相差９０。，所以连接在ＩＰＭＣ之间的塑料薄膜在水中０４９
Ｎ，所以总的力为０．３９２Ｎ，大约是自身重量的
运动时会产生Ｓ型运动来推进作动器的向前运动。１０倍。运动速度为１７ｍｍ／ｍｉｎ。其最大特点是在这种运动非常类似于蝠鲼的运动。实验中ＩＰＭＣ在水下工作，由此可见，ＩＰＭＣ的性能特点使其能够运水中以每秒ｌ／４自身长度的速度移动了６倍于自身用在一些特殊的机构和环境中使用。
重量的物体，由此可见，其特性使其很可能代替人在其运动机理如图１２所示。先给一侧的ＩＰＭＣ
一些危险性高的地方工作。
一一一一一
～．．堕壁蔓丝…竺曼曼苎塑………一……………………．．．．………………．。多乙；；篓么。毫
图１６驱动电压波形
２００５年，１３本东京技术研究中心的机构与控制部门的ＭａｓａｋｉＹａｍａｋｉｔａ捧１等学者设计了一种在水中工作的三关节蛇形作动器，如图１７所示，总重０．６ｇ，总长为１２０ｍｍ，镀层为金的ＩＰＭＣ膜甄块，每块长２０ｍｍ，宽２ｍｍ。驱动电压２．５Ｖ、０．８Ｈｚ，两
图１７蛇形作动器
块膜的驱动电压相位相差９００。其基本原理是利用ＩＰＭＣ膜的摆动来带动泡沫与其一起运动，而水的粘性使其产生一个长轴为ｂ，短轴为ａ的椭圆应力场，从而推动蛇形作动器运动。即水的反作用力的合力使其沿如图１８所示的运动方向移动，在电压频率在０．５Ｈｚ时，速度可达８ｍｍ／ｓ。
３展望
图１８蛇形作动器的运动轨迹
综上所述，ＩＰＭＣ的应用正在蓬勃发展，２００６年ＡＰＥＣ会议期间，由人工肌肉制作的仿爱因斯坦脸形（人工皮肤）的机器人与美国总统布什握手，这表明了当前的人工肌肉发展现状及成就。然而，在ＩＰＭＣ大量运用之前还有大量的问题得不到解决，还有大量工作需要人们来研究。例如ＩＰＭＣ材料的力学性能和控制性能还有待大幅提高，还有太空环境中的高低温问题都是需要更多的人参与其中，进行更深层次的研究。不过，ＩＰＭＣ的应用领域是如此的广泛，这是由它的特性所决定的，不会因为目前的困难所阻止。它的研究领域涵盖材料学科，机械学科，电子学科以及控制学科，要想大力发展ＩＰＭＣ的应用，就需要大量各方面人员共同努力，相信在不远的将来ＩＰＭＣ这种材料的运用必会在我国乃至世界得到迅猛发展。
参考文献
［１］ＹｅｓｅｐｈＢａｒ—Ｃｏｈｅｎ．ＥｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅＰｏｌｙｍｅｒ（ＥＡＰ）Ａｃｔｕａｔｏｒｓ∞ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＭｕｓｃｌｅｓ—Ｒｅａｌｉｔｙ，ＰｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄＣｈａｌｌｅｎｇｅｓ［Ｍ］．ＳＨＥ
Ｐｒｅｓｓ．２００４．５：１７１—１８０．
［２］ＬｅｖｉｎｅＣＡ，ＰｒｅｖｏｓｔＡＬ．Ｍｅｔａｌｐｌａｔｉｎｇｐｅｒｍｓｅｌｅｃｔｉｖｅｍｅｍｂｒａｎｅｓ：法国，ｌ，５３６，４１４［Ｐ］．１９６８．
［３］ＯｇｕｒｏＫ，ＫａｗａｍｉＹ，ＴａｋｅｎａｋａＨ．Ｂｅｎｄｉｎｇｏｆ∞ｉｏｎ—ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｆｉｌｍ—ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｙ
ｍｅｌｅｃｔｒｉｃｓｔｉｍｕｌｕｓａｔｌｏｗｖｏｌｔａｇｅ［Ｊ］．Ｔｒａｍ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅＳｏｃｉｅｔｙ，１９９２：２７—３０．［４］ＳｈａｈｉｎｐｏｏｒＭ．Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎ。Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｓｗｉｍｍｉｎｇｒｏｂｏｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｓｉｎｇｉｏｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒｉｃｇｅｌｍｕｇｃｌｃｓ
［ｊ］．ＳｍａｒｔＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，１９９２：９１—９４．
【５］ＳａｄｅｇｈｉｐｏｕｒＫ，ＲＳａｌｏｍｏｎ，ＳＮｅ０６，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｎｏｖｅｌｄｅｃ－ｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙａｃｔｉｖｅｍｅｍｂｒａｎｅ
ａｎｄｇｍａｒｔｍａｔｅｒｉａｌｂａｓｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒ／ｄａｍｐｅｒ［Ｊ］．ＳｍａｒｔＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｔａ＇ｅｓ，１９９２：１７２—１７９．［６］ＡｎｔｏｎＭ，ＰｕｎｎｉｎｇＡ，ＡａｂｌｏｏＡＭ，ｅｔａ１．ＴｏｗａｒｄｓａＢｉｏｍｉｍｅｔｉｃＥＡＰＲｏｂｏｔ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃ．ｏｆＴｏｗａｒｄｓＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｏｂｏｔｉｃＳｙｓｔｅｍｓ．
２００４．２００４：６—８．
［７］ＢｙｕｎｓｋｙｕＫｉｍ，ＪａｅｗｏｏｋＲｙｕ，ＹｏｎｎｋｏｏＪｅｏｎｇ，ｅｔａ１．Ａｃｉｌｉａｒｙ
ｂａｓｅｄ
８～ｌｅｇｇｅｄｗａｌｋｉｎｇｍｉｃｒｏ
ｒｏｂｏｔ
ｕｓｉｎｇｃａｓｔＩＰＭＣａｃｔｕａｔｏｒｓ［Ｊ］．ＩｃＲＡ，２００３：２９４０—２９４５．
［８］ＹａｍａｋｉｔａＭ。ＫａｍａｍｉｃｈｉＮ。ＫｏｚｕｋｉＴ，ｅｔａｌ．ＡＳｎａｋｅ—ＬｉｋｅＳｗｉｍ－ｍｉｎｇＲｏｂｏｔＵｓｉｎｇＩＰＭＣＡｃｔｕａｔｏｒ
ａｎｄＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＤｏｐｉｎｇＥｆｆｅｃｔ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃ．ｏｆｔｈｅＩＥＥＥ／ＲＳＪｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＲｏｂｏｔｓａｎｄＳｙｓｔｅｍｓ．２００５：３３３３—３３３８．
［９］ＢｏｎｏｍｏＣ，Ｆｏ＾ｕｎａＬ，ＧｉａｎｎｏｎｅＰ，ｅｔａ１．Ａｍｅｔｈｏｄｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ
ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｎ．ＩＰＭＣ
ｓｅｎｓｉｎｇｎｌｅｎｌｈｒａｎｃ［Ｊ］．Ｓｅｎｓｏｒｓ
ａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓ，２００５：１２３—１２４．１４６—１５４．
【１０］王海霞，余海湖，李小甫．Ｐ【一ＮｉｏＮａｆｉｏｎ膜电致动材料的制备及性能研究［Ｊ］，武汉理工大学学报，２００４，６（１２）：５－８．
［１１］ＢａｒＣｏｈｅｎＹ，ＩＪｅ８Ｉｙｓ，ＳｈａｈｉｎｐｏｅｒＭ，ｅｌａ１．ＥＡＰＡｃｔｕａｔｏｒｓｆｏｒＰｌａｎ－ｅｔａｒｙＡｐｐｈｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＭＥＷＰＯＲＴＢＥＡＣＨ，１９９９，（３）：ｌ－６１．［１２］邱棣华主编．材料力学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００４：１５７—１５８．
［１３］边历峰，焦正，刘锦准．离子聚合物（人工肌肉材料）应用进展［Ｊ］，传感器世界，２００１（１１）：ｌ—ｌＯ．
［１４］ＲｏｎＰｅｌｒｉｎｅ，ＲｏｙＫｏｍｂｌｕｈ，ＱｉｂｉｎｇＰｅｉ，ｅｔａ１．Ｈｉｓｈ—ＳｐｅｅｄＥ—ｌｅｃｔｒｉｅａｌｌｙＡｃｔｕａｔｅｄＥｌａｓｔｏｍｅｒｓｗｉｔｈＳｔｒａｉｎＧｒｅａｔｅｒＴｈａｎ１００％
［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０００，２８７（４）：８３６—８３９．
［１５］ＳｈａｈｉｎｐｏｏｒＭ，Ｂａｒ—ＣｏｈｅｎＹ，ＸｕｅＴ，ｅｔａｌ．ＩｏｎｉｃＰｏｌｙｍｅｒ—ＭｅｔａｌＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（ＩＰＭＣ）ＡｓＢｉｏｍｉｍｅｔｉｃＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓ［ｃ］／／
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆＳＰＩＥ§５ｔｈＡｎｎｕａｌｔｅｍａｔｉｏｎａｌ
ＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＳｍａｒｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ。１９９８：３３２４—２７．
［１６］ＨａｇａＹ，ＭｉｎｅｔａＴ，ＥｓａｓｈｉＭ．Ａｃｔｉｖｅｃａｔｈｅｔｅｒ，ａｃｔｉｖｅｇｕｉｄｅｗｉｒｅ
ａｎｄｒｅｌａｔｅｄ∞ｎｓｏｒｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ］／／ＷｏｒｌｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ
Ｃｏｎｇｒｅｓｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ５ｔｈＢｉａｎｎｕａｌ．２００２：２９１—２９６．
［１７］ＣｈｍｉｅｌｅｗｓｋｉＡＢ，ＪｅｎｋｉｎｓＣＨ．ＧｏｓｓａｍｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ：ＳｐａｃｅＭｅｍ．ｂｒａｎｅｓ，ＩｎｆｌａｔａｂｌｅｓａｎｄＯｔｈｅｒＥｘｐａｎｄａｂｌｅｓ［Ｊ］．ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＴｅｅｈ．
ｎｏｌｏｇｙｆｏｒＦｕｔｕｒｅＡｅｒｏｓｐａｃｅ。２０００：６．
［１８］ＫｗａｎｇｍｏｋＪｕｎｇ，ＳｕｎｇｍｏｏＲｙｅｗ，．ｈｅｗｏｏｋＪｅｏｎ，ｅｔａ１．Ｅｘｐｅｒｉ—ｍｅｎｔａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓＯ／１ＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＩＰＭＣＰｏｌｙｍｅｒＡｃｔｕａｔｏｒａｎｄ
ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＭｕｓｅｌｅｌｉｋｅＬｉｎｅａｒＡｃｔｕａｔｏｒ［Ｃ］／／Ｐｒｅｃ．ＳＰＩＥ．Ｓｍａｒｔ
ＳｔｒｕｃｔＩｌｒｅｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ．２００ｌ。４３２９：４４９、４５７．
离子聚合物-金属复合物发展综述
作者：彭瀚旻， 杨淋， 李华峰， 赵淳生， PENG Han-min， YANG Lin， LI Hua-feng， ZHAO Chun-sheng
作者单位：南京航空航天大学,江苏南京,210016
刊名：
微特电机
英文刊名：SMALL & SPECIAL ELECTRICAL MACHINES
年，卷(期)：2008,36(2)
被引用次数：3次
参考文献(18条)
1.Shahinpoor M Conceptual design,Kinematics and dynamics of swimming robotic structures using ionic polymeric gel muscles 1992
2.Oguro K;Kawami Y;Takenaka H Bending of an ion-conduction polymer film-electrode composite by an electric stimulus at low voltage 1992
3.Levine CA;Prevost A L Metal plating permselective membranes 1968
4.Yoseph Bar-Cohen Electroactive Polymer (EAP) Actuators as Artificial Muscles-Reality,Potential and Challenges 2004
5.Bonomo C;Fortuna L;Giannone P A method to characterize the deformation of an.IPMC sensing membrane 2005
6.Yamakita M;Kamamichi N;Kozuki T A Snake-Like Swimming Robot Using IPMC Actuator and Verification of Doping Effect[外文会议] 2005
7.Kwangmok Jung;Sungmoo Ryew;Jae wook Jeon Experimental Investigations on Behavior of IPMC Polymer Actuator and Artificial Musclelike Linear Actuator 2001
8.Chmielewski AB;Jenkins CH Gossamer Structures:Space Membranes,Inflatables and Other Expandables 2000(06)
9.Haga Y;Mineta T;Esashi M Active catheter,active guide wire and related sensor systems[外文会议] 2002
10.Shahinpoor M;Bar-Cohen Y;Xue T Ionic Polymer-Metal Composites (IPMC) As Biomimetic Sensors and Actuators 1998
11.Ron Pelrine;Roy Kornbluh;Qibing Pei High-Speed Electrically Actuated Elastomers with Strain Greater Than 100%[外文期刊] 2000(04)
12.边历峰;焦正;刘锦淮离子聚合物(人工肌肉材料)应用进展[期刊论文]-传感器世界 2001(11)
13.邱棣华材料力学 2004
14.Bar Cohen Y;Leary S;Shahinpoor M EAP Actuators for Planetary Applications 1999(03)
15.王海霞;余海湖;李小甫Pt-N io Nafion 膜电致动材料的制备及性能研究[期刊论文]-武汉理工大学学报
2004(12)
16.Byungkyu Kim;Jaewook Ryu;Younkoo Jeong A ciliary based 8-legged walking micro robot using cast IPMC actuators[外文会议] 2003
17.Anton M;Punning A;Aabloo A M Towards a Biomimetic EAP Robot 2004
18.Sadeghipour K;R Salomon;S Neogi Development of a novel electrochemically active membrane and
'smart' material based vibration sensor/damper[外文期刊] 1992
引证文献(3条)
1.彭瀚旻.李华峰.李惠耀.丁庆军.赵淳生应用人工肌肉IPMC材料的三指微型柔性手爪设计[期刊论文]-振动、测试与诊断 2010(4)
2.彭瀚旻.丁庆军.李华峰.赵淳生IPMC型柔顺手爪作动器的设计与性能测试[期刊论文]-光学精密工程 2010(4)
3.鄂世举.朱喜林.高春甫介电弹性体发电的基本原理及在分布式发电中的应用[期刊论文]-现代制造工程 2009(9)本文链接：https://www.wendangku.net/doc/ab7256378.html,/Periodical_wtdj200802020.aspx