IPMC

英文全称为:ion-exchange polymer metal composite(离子交换聚合金属材料)。

IPMC是一种人工肌肉材料，由于其较低的驱动电压能产生较大的位移变形，作为一种新型执行器非常适用于仿生机器人的开发。其发展可以追溯到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和Prevost等人运用氧化还原反应进行电镀，解决了这个难题。1992年Oguro、ShahinpoorM J、Sade．ghipour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，比如蝠鲼型作动器脚作动器r列和蛇形作动器旧1等。

IPMC的制作工艺

从20世纪90年代开始，日本的Keisuke Oguro和美国的Shahinpoor M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“Pt离子“和”Na离子“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。

IPMC的变形机理

当对IPMC厚度方向施加电压时，IPMC会产生较大的变形，向阳极弯曲（直接现象）。相反，当IPMC受到弯曲变形时，IPMC也会在厚度方向产生电压（反现象）。这样，IPMC是一个机电耦合系统。目前国内外研究大多数集中于如何提高IPMC的变形和输出力、IPMC的制备方法及其应用。而也有部分学者致力于找到一种可以模拟IPMC的电学模型，通过电分析的方法来了解它的驱动机理，从而为控制IPMC的力和位移输出作准备。

目前对其驱动机理，提出了如下几种致动模型和电学模型。

致动模型;

电学模型;

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。