An energy-based variational approach is used for structural dynamic modeling of the IPMC (Ionic Polymer Metal Composites) flapping wing. Dynamic characteristics of the wing are analyzed using numerical simulations. Starting with the initial design, critical parameters which have influence on the performance of the wing are identified through parametric studies. An optimization study is performed to obtain improved flapping actuation of the IPMC wing. It is shown that the optimization algorithm leads to a flapping wing with dimensions similar to the dragonfly Aeshna Multicolor wing. An unsteady aerodynamic model based on modified strip theory is used to obtain the aerodynamic forces. It is found that the IPMC wing generates sufficient lift to support its own weight and carry a small payload. It is therefore a potential candidate for flapping wing of micro air vehicles.
Journal of Fisheries and Marine Sciences Education
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v.28
no.6
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pp.1875-1881
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2016
The wear behavior for the two types of composites, those are epoxy matrix composites filled with silica particles and aluminium matrix composites filled with SiC particles, were compared to investigate the wear mechanism for these composites. Especially, the effect of the volume fraction for the epoxy matrix composites and the particle size for the aluminium matrix composites according to the apply load and sliding velocity were investigated. Wear tests of the pin-on-disc mode were carried out and followed by scanning electron microscope observations for the worn surface. The addition of the fillers in the composites were improved the wear resistance significantly and changed the wear mechanism for the both composites. These results were identified by the observation of the worn surface after testing.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.4
no.6
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pp.748-755
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2006
In this paper, a trade-off design and fabrication of IPMC(Ionic Polymer Metal Composites) as an actuator for a flapping device have been described. Experiments for the internal solvent loss of IPMCs have been conducted for various combinations of cation and solvent in order to find out the best combination of cation and solvent for minimal solvent loss and higher actuation force. From the experiments, it was found that IPMCs with heavy water as their solvent could operate longer. Relations between length/thickness and tip force of IPMCs were also quantitatively identified for the actuator design from the tip force measurement of 200, 400, 640, and $800{\mu}m$ thick IPMCs. All IPMCs thicker than $200{\mu}m$ were processed by casting $Nafion^{TM}$ solution. The shorter and thicker IPMCs tended to generate higher actuation force but lower actuation displacement. To improve surface conductivity and to minimize solvent evaporation due to electrically heated electrodes, gold was sputtered on both surfaces of the cast IPMCs by the Physical Vapor Deposition(PVD) process. For amplification of a short IPMC's small actuation displacement to a large flapping motion, a rack-and-pinion type hinge was used in the flapping device. An insect wing was attached to the IPMC flapping mechanism for its flapping test. In this test, the wing flapping device using the $800{\mu}m$ thick IPMC. could create around $10^{\circ}{\sim}85^{\circ}$ flapping angles and $0.5{\sim}15Hz$ flapping frequencies by applying $3{\sim|}4V$.
In the radiation protection application, the metal-polymer composites have been developed for their radiation shielding properties. In this research, the elastomer composites doped by 10 ㎛ and 100nm size of lead, bismuth and tungsten particles as filler with 30 and 60 wt percentages were prepared. To survey the shielding properties of the polymer composites using gamma-ray emitted from 152Eu and 137Cs sources, the gamma flux was measured by using NaI(Tl) detector, then the linear attenuation coefficient was calculated. Also, the Monte Carlo simulation (MCs) method was used. The results showed a direct relationship between the linear attenuation coefficients of the absorbent and filler ratio. Also, the decrease in the particle size of the shielding material in each weight percentage improved the radiation shielding features. When the dimension of the particles was in the order of nano-size, more attenuation was achieved. At low energies used for medical diagnostic X-ray applications due to the predominance of the photoelectric effect, bismuth and lead were suitable selection as filler.
PVDF was used as a polymeric matrix material in this work. Nickel powders with average particles size of 200 nm or 72 nm were used as fillers. PVDF/metal submicro- and nanocomposites were prepared by means of a mixing in twin screw extruder and planetary ball mill, respectively. All samples were prepared by hot pressing method. Their electrical, thermal and morphological properties were examined by dielectric spectroscopy, DSC, FTIR, XRD, optical microscopy and scanning electron microscopy. It was found that all properties of composites were strongly modified depending on the content of metal powders and filler particles size. Particularly, specific volume resistivity of PVDF/Ni composite with 0.2 wt.% of Ni was increased by factor of 1.5~4.
In this review the methods for production and processing of isolated or agglomerated nanoscale metal particles embedded in organic liquids (nanosuspensions) and polymer matrix composites are elucidated. Emphasis is laid on the techniques of inert gas condensation (IGC) and high pressure sputtering for obtaining highly porous metal powders ("nanopowder") as well as on vacuum evaporation on running liquids for obtaining nanosuspensions. Functional properties and post-processing are outlined in view of applications in the fields of electrically conductive adhesives and anti-microbially active materials for medical articles and consumer goods.mer goods.
Tsekouras, George;Ralph, Stephen F.;Price, William E.;Wallace, Gordon G.
Fibers and Polymers
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v.5
no.1
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pp.1-5
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2004
The ability of inherently conducting polymer (ICP) coated textiles to recover gold metal from aqueous solutions containing $[AuCl_4]^-$ was investigated. Nylon-lycra, nylon, acrylic, polyester and cotton were coated with a layer of polypyrrole (PPy) doped with 1,5-naphthalenedisulfonic acid (NDSA), 2-anthraquinonesulfonic acid (AQSA) or p-toluenesulfonic acid (pTS). Textiles coated with polyaniline (PAn) doped with chloride were also used. The highest gold capacity was displayed by PPy/NDSA/nylon-lycra, which exhibited a capacity of 115 mgAu/g coated textile, or 9700 mgAu/g polymer. Varying the underlying textile substrate or the ICP coating had a major effect on the gold capacity of the composites. Several ICP coated textiles recovered more than 90 % of the gold initially present in solutions containing 10 ppm $[AuCl_4]^-$ and 0.1 M HCl in less than 1 min. Both PPy/NDSA/nylon-lycra and PAn/Cl/nylon-lycra recovered approximately 60 % of the gold and none of the iron present in a solution containing 1 ppm $[AuCl_4]^-$, 1000 ppm $Fe^{3+}$ and 0.1 M HCl. The spontaneous and sustained recovery of gold metal from aqueous solutions containing $[AuCl_4]^-$ using ICP coated textiles has good prospects as a potential future technology.
Zirconia-alumina polymer precursor was prepared from zirconium acetylacetonate (ZA). paluminium nitrate (AN), polyethylene glycol (PEG), and ethyl alcohol via an organic-inorganic solution technique. The thermal properties and viscosity of the polymer precursor were measured by differential scanning calorimetry (DSC), thermograbimetric analyzer (TGA), and dynamic viscometer. The vigorous exothermic reaction with volume expansion occurred at $140^{\circ}C$. The volume expansion was caused by abrupt decomposition of the organic group in metal compounds and the metal ions-PEG reaction. The evidences for these reactions were confirmed by FT-IR and $^{13}C$ solid NMR results. The peak intensity at N-O, O-H and C=C decreased with increasing temperature. This indicated that the decomposition of metal compounds and the metal ions-PEG reaction occurred during the vigorous exothermic reaction. At $800^{\circ}C$ for 2 h, the porous powders transformed to the crystalline $ZrO_2-Al_2O_3$ composites.
As the demand for electric vehicles increases, the stability of batteries has become one of the most significant issues. The battery housing, which protects the battery from external stimuli such as vibration, shock, and heat, is the crucial element in resolving safety problems. Conventional metal battery housings are being converted into polymer composites due to their lightweight and improved corrosion resistance to moisture. The transition to polymer composites requires high mechanical strength, electrical insulation, and thermal stability. In this paper, we proposes a high-strength nanocomposite made by infiltrating epoxy into a 3D aligned h-BN structure. The developed 3D aligned h-BN/epoxy composite not only exhibits a high compressive strength (108 MPa) but also demonstrates excellent electrical insulation and thermal stability, with a stable electrical resistivity at 200 ℃ and a low thermal expansion coefficient (11.46×ppm/℃), respectively.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2005.07a
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pp.349-349
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2005
수동소자를 PCB(Printed Circuit Board) 안으로 집적하기 위한 방법의 일환으로 polymer-metal, polymer-ceramic composite에 연구가 국내외 연구 국내외 연구기관에서 광범위하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 polymer-metal-ceramic composite 에서 PZT-coated Ni의 volume fraction에 따른 유전율 변화에 대하여 조사하였다. 원료로는 PZT(52/48) solution. 니켈금속분말, PMMA(polymethyl methacrylate)를 사용하였다. 전기적 특성은 임피던스분석기를 이용하여 측정하였으며 mixing rule과 percolation theory를 이용하여 결과를 해석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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