本發明涉及功能材料技術領域，具體涉及一種IPMC人工肌肉的制備方法。
背景技術：
IPMC作為人工肌肉中的一種智能材料，它變形量大、彈性好，在一定程度上非常接近生物肌肉的特性，因此稱為人工肌肉。它是由全氟化的主鏈帶有離子基團封閉段的短側鏈結構的離子交換膜和兩側電極層構成。當對IPMC兩側電極施加激勵電壓時，它會產生較大的彎曲，一般是向陽極彎曲，稱為直接現象。相反，當IPMC在外力作用下彎曲變形時，IPMC也會在兩側電極上產生一個電壓，稱之為反現象。這樣，IPMC就構成一個機電耦合系統。目前國內外研究大多數集中于如何提高IPMC的壽命、輸出位移和輸出力，以及IPMC的制備方法和其在做功器件應用上的研究。也有部分學者致力于找到一種可以模擬IPMC的理論模型，通過對模型分析來了解它的驅動機理，從而為控制IPMC的輸出力和輸出位移做理論支持，為IPMC在做功器件上的應用提供更可靠的理論依據。
技術實現要素：
本發明旨在提出一種IPMC人工肌肉的制備方法。
本發明的技術方案在于：
IPMC人工肌肉的制備方法，包括如下步驟：
（1）前處理過程
首先將Nafion膜剪成長40mm，寬15mm的小片并進行表面粗化；將打磨過的Nafion膜放人燒杯中反復清洗幾次后，進行超聲振蕩15min；用鑷子取出，放入濃度為2mol/L的稀HCl燒杯中，再將燒杯整體放入80C的恒溫水浴鍋中持續泡40min；將Nafion膜放人15％的H2O2燒杯中，再將燒杯放置到電阻爐上加熱煮沸，持續30min；最后將Nafion膜放入蒸餾水中加熱煮沸30min，使膜內充滿水分子，讓膜充分溶脹；Nafion膜成透明狀；
（2）離子交換過程
將預處理完成后的Nafion膜放置于盛有0.25mol／L的NaOH溶液的燒杯中，再將燒杯放置于25℃的恒溫水浴中保持40min，最后將Nafion膜取出放置于0.03mol／L的銀氨溶液的燒杯中浸泡15h；
（3）化學還原反應過程
向上述（2）最后的溶液中每10min滴加一次還原劑，直到反應完全進行；整個反應過程保持在27℃恒溫條件下進行，用攪拌器不斷攪拌；用蒸餾水清洗IPMC材料，并放入超聲波清洗機中震蕩，清洗之后再放入還原劑溶液中振蕩20min；將一次還原完成的膜進行完全清洗；然后再將膜浸泡到0.03mol／L銀氨溶液中，浸泡4h，然后再分次滴加0.025mol／L的還原劑溶液，整個反應過程保持在27℃的恒溫水浴中進行；反應完全進行后，將膜置于蒸餾水中，放入超聲波清洗機中振蕩30min，清洗表面沉積不良的Ag顆粒。再放入還原劑溶液中浸泡30min，以加固表面沉積的Ag，形成IPMC人工肌肉。
將IPMC人工肌肉樣件用兩塊玻璃片夾好，使樣件展平，再整體放入真空干燥箱中，抽真空后，梯度加溫至120℃后恒溫3h，然后自然冷卻至室溫。
本發明的技術效果在于：
本發明IPMC的制備周期縮短了30％，并降低實驗成本。采用在IPMC表面涂聚二甲基硅氧烷保護膜，減少了膜內水分的丟失，其使用壽命提高50％左右，并且二甲基硅氧烷保護膜可以有效地形成電極表面保護膜，防止在應用過程中電極與水發生導電。
具體實施方式
IPMC人工肌肉的制備方法，包括如下步驟：
（1）前處理過程
首先將Nafion膜剪成長40mm，寬15mm的小片并進行表面粗化；將打磨過的Nafion膜放人燒杯中反復清洗幾次后，進行超聲振蕩15min；用鑷子取出，放入濃度為2mol/L的稀HCl燒杯中，再將燒杯整體放入80C的恒溫水浴鍋中持續泡40min；將Nafion膜放人15％的H2O2燒杯中，再將燒杯放置到電阻爐上加熱煮沸，持續30min；最后將Nafion膜放入蒸餾水中加熱煮沸30min，使膜內充滿水分子，讓膜充分溶脹；Nafion膜成透明狀；
（2）離子交換過程
將預處理完成后的Nafion膜放置于盛有0.25mol／L的NaOH溶液的燒杯中，再將燒杯放置于25℃的恒溫水浴中保持40min，最后將Nafion膜取出放置于0.03mol／L的銀氨溶液的燒杯中浸泡15h；
（3）化學還原反應過程
向上述（2）最后的溶液中每10min滴加一次還原劑，直到反應完全進行；整個反應過程保持在27℃恒溫條件下進行，用攪拌器不斷攪拌；用蒸餾水清洗IPMC材料，并放入超聲波清洗機中震蕩，清洗之后再放入還原劑溶液中振蕩20min；將一次還原完成的膜進行完全清洗；然后再將膜浸泡到0.03mol／L銀氨溶液中，浸泡4h，然后再分次滴加0.025mol／L的還原劑溶液，整個反應過程保持在27℃的恒溫水浴中進行；反應完全進行后，將膜置于蒸餾水中，放入超聲波清洗機中振蕩30min，清洗表面沉積不良的Ag顆粒。再放入還原劑溶液中浸泡30min，以加固表面沉積的Ag，形成IPMC人工肌肉。
為了消除表面銀層的內應力使IPMC樣件變得平整，將IPMC人工肌肉樣件用兩塊玻璃片夾好，使樣件展平，再整體放入真空干燥箱中，抽真空后，梯度加溫至120℃后恒溫3h，然后自然冷卻至室溫。