بررسی تأثیر دما و مدت زمان الکتروپلیتینگ در لایه نشانی پلی پیرول در ساخت ماده هوشمند کامپوزیت پلیمرِ یونی – فلزی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی مکاترونیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک

2 عضو هیات علمی و استادیار گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک

چکیده

کامپوزیت‌های پلیمر یونی - فلزی  (IPMC) از جمله مواد هوشمندی هستند که اخیراً در صنعت مکاترونیک کاربردهای گسترده‌ای یافته‌اند. این 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 می‌شوند. 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 وینیل دن فلورید متخلخل پوششی از طلا با اندازه ذرات نانومتری و ضخامتی میکرونی بر روی ورق نازک آن به روش کندوپاش ایجاد گردید. در ادامه به کمک روش الکتروپلیتینگ با استفاده محلول پروپیلن کربنات، پیرول و نمک تری فلوئورومتان سولفونیمید لیتیوم، در شرایط کاملاً کنترل شده پلی پیرول برروی طلا نشانده شد. جهت بررسی کیفیت پوشش از بررسی‌های میکروسکوپ الکترونی و آنالیز طیف سنجی مادون قرمز استفاده گردید. پارامترهای موثر بر لایه نشانی پلی پیرول نظیر دمای کاری و مدت زمان لایه نشانی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در غلظت محلول الکترولیت پیرول و نمک 1/0 مولار و دمای 25- درجه سانتی‌گراد با افزایش مدت زمان لایه نشانی، ضخامت پوشش پلی پیرول بیشتر شده و کیفیت سطحی آن بهتر گردیده است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of the Effect of Electroplating Temperature and Time in Manufacturing of Smart Material of Ionic Polymer-Metal Composites (IPMC)

نویسندگان [English]

  • Mehran Razaghi 1
  • Bahman Mirzakhani 2
  • Mahdi Raufi 2
چکیده [English]

In recent years, Ionic Polymer Metal Composites (IPMC) have been extensively used in various industries. They are new generation of smart materials for fabrication of actuators. IPMC is a layered polymer-metal composite with high technology processing. The objective of this project is 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 employed as electrolyte for electroplating of poly pyrrole on gold layer in controlled condition. The composite layers and the influences of temperature, current and time of electroplating electrolyte concentration and the thickness of gold layer on characteristics of IPMC were investigated with SEM and FTIR analysis. The results indicated that with increase of the thickness of gold layer and electroplating duration the thickness of polypyrrole layer increases in 0.1 molar concentration 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

1. H. S. Tzou, h. J. Lee, Smart Materials, (2004), Precision Sensor/Actuators, Smart Structures, and Structronic Systems, Mechanics of Advanced Materials and Structurs, 367-393.

2. Y.Bar-Cohen, Jet Propulsion Lab, California Institute of Technology, Biomimetic Actuators using Electroactive Polymers (EAP) as Artificial Muscles.

3. Y.Bar-Cohen, (2001)..Electroactive Polymer (EAP) Actuators as Artificial Muscles-Reality,Potential and Challenges, SPIE Press,Vol.PM98.

4. Yoseph Bar-Cohen. (2006). Biomimetics Biologically Inspired Technologies. Jet Propulsion Laboratory (JP) California Institute of Technology Pasadena, California, USA. Published by CRC Press.

5. Mohsen Shahinpoor and Kwan Kim. (2005). Ionic polymer–metal composites: IV.Industrial and Medical Applications, Smart Mater. Struct. 14, 197–214.

6. Gaoyi Han, Gaoquan Shi. (2004). Conducting Polymer Electrochemical Actuator Made Of High-Strength Three-Layered Composite Films of Polythiophene and Polypyrrole. Sensors and Actuators B 99, 525–531.

7. Y. Wu, G. Alici, G.M. Spinks, G.G. Wallace.  (2006). Fast Trilayer Polypyrrole Bending Actuators for High Speed Applications. Synthetic Metals 156, 1017–1022.

8. Gursel Alici and Nam N. Huynh. (2007). Performance Quantification of Conducting Polymer Actuators for Real Applications: A Micro Gripping System. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 12, no. 1.

9. Eisazadeh, Hossein. (2007). Studying the Characteristics of Polypyrrole and its Composites." World Journal of Chemistry 2.2, 67-74.

10. Babita Gaihrea, Gursel Alici, Geoffrey M. Spinksa, Julie M. Cairney. (2011). Synthesis and Performance Evaluation of Thin Film PPY-PVDF Multilayer Electroactive Polymer Actuators. Sensors and Actuators A 165, 321–328.