• 센서학회지
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• 제12권3호
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• pp.112-120
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• 2003

이온 전도성 고분자와 금속의 복합물을 제작하고 이를 액추에이터로 이용하였다. 이온 전도성 고분자의 양면에 백금을 무전해 도금하여 전극으로 사용하고 이 두 개의 전극에 교류전압을 인가하면 구부러지는 형태의 빔 형 액추에이터를 제작할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 액추에이터의 제작 과정을 상술하고 이를 이용하여 이동형 액추에이터를 제작하였다. 이동형 액추에이터는 전선이 없는 형태로 하단의 전극 레일을 이용하여 전압을 인가하며 진동하는 빔 형 액추에이터의 충격을 흡수하며 앞으로 진행한다. 제작한 이동형 액추에이터는 최대 약 24cm/min 정도의 속도를 갖는 것으로 측정되었다.

• 한국고분자학회:학술대회논문집
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• 한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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• pp.246-246
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• 2006

Ionic polymer-metal composite (IPMC) soaked with various ionic liquids was prepared by using polystyrene sulfonic acid-grafted poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) as ion-exchange membrane (IEM). The prepared IPMCs were effectively deformed three times larger and actuated for 300 times longer than those of Nafion with water at the same applied conditions. The experimental results indicated than the increase in the bending capability can be caused by the increase in the improved properties of the IEMs and ionic liquids such as uptake content and ionic conductivity. And air-operating stability of the IPMCs is appreciably governed by various physical and electrochemical properties of soaked solvents in IEMs.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제52권3호
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• pp.144-151
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• 2003

IPMC(Ionic Polymer-Metal Composite) is promising candidate material for bio-related actuators mainly due to its biocompatibility and wet and soft properties. The widely used commercialized Nafion film has a few kinds of fixed thicknesses but more various film thicknesses are required for extensive applications. Especially for the enhanced force as an actuator, the thick film is essential. Various Nafion films with thickness of 0.4-1.2mm have been prepared by casting of liquid Nafion. Also, IPMC actuators using casted Nafion films have been fabricated and the basic mechanical properties such as stiffness, displacement and force were measured and analyzed. These results can be used for the optimized design of actuators for different applications.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제51권12호
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• pp.601-607
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• 2002

IPMC(Ionic Polymer Metal Composite)actuators were optimized for producing improved forces by changing multiple parameters including repetition of number of plating, surface electroding and additive(PVP)-treatment on reduction. The platinum electrode is deposited on the surface of the material where platinum particle stay in a dense form that appears to introduce a significant level of surface electrode resistance. Actuation tests were performed for such IPMC actuators under a low voltage. The test results show that the lower surface-electrode resistance generates higher actuation capability in the IPMC actuators. In order to investigate relaxation behavior of bending and repeatability in dry condition, the IPMC was coated by$rubber(KRATON^{TM})$to minimize the effect of water evaporation from IPMC. This actuator can be used in air with surface coating to avoid membrane drying.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.401-407
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• 2016

이온성 고분자 복합물인 IPMC(Ionic Polymer Metal Composite)는 얇고 유연한 고분자 필름의 양면에 백금소재의 전극층이 도금된 형태로 구성되어 있다. IPMC는 외부 물리적 자극에 대응하여 전기적 에너지를 발생시키는 특성을 가지고 있기 때문에 주변환경에서 발생하는 진동으로부터 에너지를 획득하는데 응용될 수 있어 신재생에너지 획득 소자로 큰 잠재력을 가지고 있다. 그러나 실용적인 에너지 획득을 위해서는 큰 면적의 IPMC 집적 기술이 필요하다. 본 논문에서는 IPMC의 면적 증가에 따른 출력 전압의 특성 변화에 대한 연구를 수행하기 위하여 다른 면적의 IPMC 샘플들이 사용되었다. 또한 IPMC에서 발생하는 전압과 오프셋 현상을 시뮬레이션 할 수 있는 회로 모델을 사용하여 출력 전압의 추정에 사용하였다. 본 논문에서 제안된 회로 모델이 면적 변화에 따른 출력 전압을 비교적 잘 추정함이 검증되었다.

• 폴리머
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• 제36권4호
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• pp.434-439
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• 2012

이온성 고분자-금속 복합체(ionic polymer-metal composite, IPMC) 구동기의 구동성능 향상을 위해 전기방사를 통해 제조된 나피온/전도성 나노입자 웹을 나피온 필름의 양면에 접합시켜 전해질막을 개질하였다. 전도성 나노입자는 다층탄소나노튜브(multiwalled carbon nanotube, MWNT)와 은 나노입자가 사용되었으며, 이를 각각 나피온 용액에 분산시켜 전기방사하였다. 개질된 IPMC는 향상된 구동변위, 응답속도 및 구동력을 나타내었으며 은 나노입자에 비해 MWNT가 더욱 뛰어난 구동변위와 구동력을 유도하였고, 전도성 나노입자가 포함되지 않은 전기방사 웹을 적용한 경우에도 성능향상이 관찰되었다. 제조된 IPMC의 우수한 구동성능은 전기방사 웹의 다공성에 의한 전해액 이동의 용이성, 고분산된 전도성 나노입자에 의해 유도된 높은 전기용량 및 낮은 전극 저항 때문인 것으로 분석되었다.

• Composites Research
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• 제28권6호
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• pp.383-388
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• 2015

이온성 고분자 복합물인 IPMC(Ionic Polymer Metal Composite)는 부드러운 고분자 필름의 양면에 백금으로 구성된 전극층이 부착된 형태로 구성되어 있으며, 외부 물리적 자극에 대응하여 전기적 에너지를 발생시키는 특성을 가지고 있다. 본 논문에서는 IPMC의 굽힘에 대응하여 생성되는 전압을 예측할 수 있는 회로 모델을 제안하였다. 모델의 내부는 IPMC의 물리적인 특성을 묘사하는 전기 소자들로 구성되어 있으며, 실제 측정된 출력 전압과 시뮬레이션 출력 전압 사이의 RMS(Root Mean Square) 오차가 최소화 되도록 파라미터들의 값이 선정되었다. 이어서, 회로 모델의 관측기를 극점 배치 기법을 사용하여 설계하였으며 관측기로부터의 출력 전압 시뮬레이션의 결과 실제 전압 신호와의 오차가 줄어듦을 확인하였다. 또한, 상태 관측기 설계 기법이 측정된 출력 전압으로부터 입력 굽힘 각도를 추정하는 역 모델의 설계에도 적용되었으며 설계된 역 모델이 입력 각도를 큰 오차 없이 추정함을 검증하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.739-740
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• 2010

• Smart Structures and Systems
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• 제4권5호
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• pp.549-563
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• 2008

The ability of an electroactive polymer, IPMC (Ionic Polymer Metal Composites,) to produce electric charge under mechanical deformations may be exploited for the development of next generation of energy harvesters. Two different electrode types (gold and platinum) were employed for the experiments. The sample was tested under dynamic conditions, produced through programmed shaking. In order to evaluate the potential of IPMC for dry condition, these samples were treated with ionic liquid. Three modes of mechanical deformations (bending, tension and shear) were analyzed. Experimental results clearly indicate that IPMCs are attractive applicants for energy harvesting, with inherent advantages like flexibility, low cost, negligible maintenance and virtually infinite longevity. Besides, preliminary energy harvesting model of IPMC has been formulated based upon the work of previous investigators (Newbury 2002, Newbury and Leo 2002, Lee, et al. 2005, Konyo, et al. 2004) and the simulation results reciprocate experimental results within acceptable error.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권11호
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• pp.1242-1250
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• 2011

Several biomimetic artificial muscles including the electro-active synthetic polymers (SSEBS, PSMI/PVDF, SPEEK/PVDF, SPSE, XSPSE, PVA/SPTES and SPEI), bio-polymers (Bacterial Cellulose and Cellulose Acetate) and nano-composite (SSEBS-CNF, SSEBS-$C_{60}$, Nafion-$C_{60}$ and PHF-SPEI) actuators are introduced in this paper. Also, some applications of the developed biomimetic actuators are explained including biomimetic robots and biomedical active devices. Present results show that the developed electro-active polymer actuators with high-performance bending actuation can be promising smart materials applicable to diverse applications.