به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « ionic-polymer-metal composite » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «ionic-polymer-metal composite» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • محمدجواد محمودی*، امیرحسین تقوی گنجی

    محرک های کامپوزیت فلزپلیمریونی (آی پی ام سی) نوارهای ساندویچی بسیار نازک با یک پلیمر الکترواکتیو در وسط و دو الکترود فلزی در طرفین هستند. کوپل میدان های الکتریکی، شیمیایی و مکانیکی، موجب تغییرشکل خمشی در آن می شود، بطوری که اعمال ولتاژ به الکترود ها منجر به مهاجرت یونی در پلیمر و تغییر غلظت یون در ضخامت نوار می شود. در این مقاله، تحلیل غیرخطی کوپل الکتروشیمی مکانیکی پاسخ محرکی کنسول آی پی ام سی انجام می گیرد. ابتدا پاسخ الکتروشیمیایی اولیه با کوپل کردن میدان های شیمیایی و الکتریکی بدست می آید. این معادله با روش تفاضل محدود، و با استفاده از روش نیوتن-رافسون حل می شود. سپس این پاسخ در میدان مکانیکی ماده وارد می شود. معادله انتقال حلال نوشته شده، و نرخ کرنش ویژه، و نرخ تغییرات لنگر خمشی محرک بدست می آید. با استخراج میزان آبپوشی در لایه مرزی کاتد و آند، پاسخ جابجایی انتهای تیر تعیین می شود. نتایج حاصل از مدل با شبیه سازی اجزای محدود صورت گرفته در تحقیق حاضر و مطالعات پیشین دردسترس مورد مقایسه و اعتبار سنجی قرار می گیرد. نتایج تناسب بین پاسخ محرک و تحریک الکتریکی را بطور معقول نشان می دهد، و تایید می کند که مدل ارائه شده پیش بینی پاسخ سریع نوار را فراهم می کند. تحت تحریک یک ولت، خیز حداکثر و پسماند انتهای کنسول بترتیب به اندازه 11/0 و 04/0طول نوار بدست آمد، و غلظت کاتیون در ضخامت میانی نوار به اندازه 1150 مول بر مترمکعب محاسبه شد.

    کلید واژگان: کامپوزیت فلزپلیمریونی, پاسخ محرکی, مدل الکتروشیمی مکانیکی, روش تفاضل محدود}
    Mohammad Javad Mahmoodi *, Amirhossein Taghavi-Ganji

    Ionic Polymer-Metal composite (IPMC) actuators are very thin sandwich strips with an electroactive polymer in the middle and two metal electrodes on the sides. The coupling of electric, chemical and mechanical fields causes bending deformation, as applying voltage to the electrodes leads to the ions migration through the thickness. In this paper, a nonlinear coupled electrochemical mechanical analysis of the actuation response of an IPMC cantilever is performed. First, the primary electrochemical response is obtained by coupling chemical and electric fields. This equation is solved by the finite difference method using the Newton-Raphson method. This response inserts into the mechanical field. Using the solvent transfer equation, the eigen strain and bending moment rates are obtained. By extracting the water coverage in the boundary layer of cathode and anode, the cantilever end displacement is determined. The results are compared and validated with the finite element simulation done in the current work and previous available studies. The results show reasonably a fit between the response of the actuator and the electrical excitation, and confirm the presented model provides the fast response prediction of the strip. Under 1 Volt excitation, the maximum and residual deflections of the cantilever end were found to be 0.11 and 0.04 of the strip length, respectively, and the cation concentration in the middle of the thickness was calculated to be 1150 mol/m3.

    Keywords: Ionic Polymer-Metal Composite, Actuation Response, Electrochemical-Mechanical Model, Finite Difference Method}
  • محمدجواد محمودی*، امیرحسین تقوی گنجی

    نوار های کامپوزیت فلز پلیمر یونی (آی پی ام سی) عملگرهای بسیار نازکی به شکل یک کامپوزیت ساندویچی با یک پلیمر الکترواکتیو در وسط و دو الکترود فلزی در طرفین آن هستند. در این مقاله، تحلیل چندمقیاسی الکتروشیمی مکانیکی پاسخ زمانی عملگری یک نوار کامپوزیت آی پی ام سی انجام می گیرد. ابتدا پاسخ الکتروشیمیایی حرکت اولیه آی پی ام سی ناشی از نیروی الکترواستاتیکی، نیروی ویسکوز حرکت توده یونی در حلال زمینه پلیمر و نیروی نفوذ ناشی از پتانسیل غلظت توسط یک مدل هیدرولیکی استخراج می شود. روش های حل در حوزه مکان شامل تحلیل عددی اجزای محدود بر اساس فرمول بندی گلرکین، و در حوزه زمان، شامل روش انتگرال گیری اویلر می باشد. سپس، معادله انتقال حلال نوشته شده، و نرخ کرنش ویژه، و نرخ تغییرات لنگر خمشی عملگر آی پی ام سی بدست می آید. با استخراج میزان آبپوشی در لایه مرزی کاتد و آند، پاسخ جابجایی انتهای تیر تعیین می شود. نتایج حاصل از مدل با مطالعات پیشین دردسترس مورد مقایسه و اعتبار سنجی قرار می گیرد. نتایج، تناسب بین پاسخ عملگر آی پی ام سی و تحریک الکتریکی را بطور معقول نشان می دهد، و تایید می کند که مدل ارائه شده پیش بینی پاسخ سریع نوار آی پی ام سی را فراهم می کند.

    کلید واژگان: کامپوزیت فلز پلیمر یونی, پاسخ عملگری, مدل الکتروشیمی مکانیکی, روش اجزای محدود}
    MohammadJavad Mahmoodi *, AmirHossein Taghavi-Ganji

    Ionic Polymer-Metal Composite (IPMC) strips are very thin actuators in the form of a sandwich composite with an electroactive polymer in the core and two metal electrodes on its sides. In this paper, a multi-scale electrochemical-mechanical analysis of actuation time response of an IPMC composite strip is performed. First, the electrochemical response of IPMC primary motion stemming from electrostatic force, viscous force of ionic cluster motion in the polymer matrix solvent, and diffusive force caused by the concentration potential are obtained by a hydraulic model. The solution methods in the space domain include finite element numerical analysis based on Glerkin's formulation, and Euler's integration method in the time domain. Then, the solvent transport equation is written, and the rate of eigen strain and bending moment of the IPMC actuator is obtained. By extracting the amount of cluster concentration in the boundary layer of cathode and anode, the displacement response of the end of the beam is determined. The results of the model are validated with previous available studies. The results show a reasonable fit between the response of the IPMC actuator and the electrical excitation, and confirm that the presented model provides the prediction of the fast response of IPMC strip.

    Keywords: Ionic polymer-metal composite, Actuation response, Electrochemical-mechanical model, Finite Element Method}
  • حمید سلیمانی مهر*، امین نصرالله

    موادی که خاصیت الکترومکانیکی دارند، در صورتی که تحت اعمال ولتاژ قرار گیرند، دچار تغییر شکل می شوند؛ این مواد امروزه کاربردهای متنوعی دارند به همین علت توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. در مقاله انجام شده یک غشا از جنس کامپوزیت یونی - پلیمری - فلزی با هسته ی پلیمری از جنس نافیون که یک پلیمر الکترواکتیو می باشد و الکترود از جنس پلاتین که یک فلز نجیب است، ساخته شده و تحت اعمال ولتاژهای ثابت 2، 3/3 و 5 ولت قرار می گیرد. مقادیر جابجایی به صورت تجربی محاسبه شده و در تحلیل المان محدود قرار داده شدند تا مدول یانگ محاسبه شود. هدف این مقاله بدست آوردن مدول یانگ ماده ساخته شده با استفاده از معلومات ولتاژ و جابجایی و جایگذاری در تحلیل المان محدود می باشد. با بررسی های صورت گرفته، مدول یانگ ماده ی مذکور برابر با 109×57/0 پاسکال می باشد که عددی با دقت بالا است و می توان از آن در کاربردهای مختلف مواد کامپوزیت یونی-پلیمری-فلزی استفاده کرد.

    کلید واژگان: کامپوزیت پلیمری-یونی-فلزی, تحلیل المان محدود, مواد هوشمند, الکترومکانیک}
    Hamid Soleimanimehr *, Amin Nasrollah

    Electromechanical material under applied voltage will be deformed; nowadays these materials have diverse abilities which caused enormous attention and interest on them. In this research, a membrane from ionic – polymer - metal composites are manufactured; its strain is significant. Its main core is based on an electroactive core named Nafion® and the electrodes are made of metals such as Platinum which is a noble metal. Then 3 different voltages applied to the ionic – polymer - metal composites which were 2, 3.3 and 5 volts in step form; it should be mentioned that this is the last safe amount of voltage after measuring the deformation combining it with voltage and analyzing it with finite element method; however, It is a theoretical method. the young module or in the other word elasticity modulus, is measured which is 0.57×109 Pa and is a precise amount which can be used in the future research.

    Keywords: ionic-polymer-metal composite, finite element analysis, smart material, electromechanics, elasticity modulus}
  • مصطفی صلواتی، حسین معین خواه*، حسین رحمانی
    کامپوزیت های فلز پلیمر یونی گروه جدیدی از مواد پلیمری فعال الکتریکی هستند که با اعمال ولتاژ و در نتیجه حرکت کاتیون های داخل پلیمر، دچار تغییر شکل مکانیکی می شوند. این مواد کاربردهای زیادی در علوم مختلف از قبیل رباتیک، تجهیزات مهندسی پزشکی و ماهیچه-های مصنوعی دارند. در این مقاله به منظور تحریک عملگر از سیگنال های الکترومیوگرافی استفاده می شود. سیگنال الکترومیوگرافی یک روش برای ثبت فعالیت الکتریکی تولید شده توسط فایبرهای عضلانی و واحدهای حرکتی می باشد. سیگنال الکترومیوگرافی تولید شده توسط انقباض عضلات ساعد دست به عنوان عامل کنترلی جهت تحریک عملگر مورد نظر استفاده می شود. به منظور دسته بندی سیگنال های ماهیچه و تشخیص نوع انقباض، از سیستم دسته بندی فازی استفاده می شود. در این پژوهش سیستم فازی به دلیل عدم استفاده از یک مدل ریاضی از سیستم مورد توجه قرار گرفته است. به دلیل این که سیگنال های تولید شده از عضلات فلکسور کارپی دست ضعیف می باشند به منظور تغییر شکل بیش تر عملگر، سیگنال های الکترومیوگرافی قبل از اعمال به عملگر تقویت می شوند. نتایج آزمایشگاهی حاصل در این پژوهش، توانایی عملگر کامپوزیت فلز پلیمر یونی را به عنوان ماهیچه مصنوعی که با سیگنال های الکترومیوگرافی تحریک می شود را تایید می نماید.
    کلید واژگان: الکترومیوگرافی, سیستم فازی, کامپوزیت پلیمری فلزی یونی, ماهیچه مصنوعی}
    M. Salavati, H. Moeinkhah *, H. Rahmani
    Ionic polymer metal composites, IPMCs, are a novel class of electro-active polymers (EAPs) which bends in response to a relatively low electrical voltage due to the motion of cations in the polymer membrane. IPMC materials have wide range of applications in robotics, biomedical devices and artificial muscles. This paper presents a fuzzy logic approach to electromyogram (EMG) pattern recognition for an IPMC actuating system with EMG signal. EMG signals generated by the contraction of muscles in the human forearm were used as an electrical stimulus for actuating the IPMC actuator. EMG is a method of recording and quantifying the electrical activity produced by muscle fibers of motion units. Fuzzy inference system can be used to map an input feature onto an output class. Fuzzy data clustering was used to categorize the muscle signals and recognize the contraction of the muscle. Also we need to consider the mechanical design matters such as light weight and small size with flexible behavior. The IPMC in particular has been vastly applied to the artificial muscle because it is driven by a relatively low input voltage. This EMG signal generated from the human flexor Carpi ulnaris muscle was pre-amplified before transferring to IPMC for achieving the large bending behavior of this actuator. The experimental results, confirm ability of IPMC as artificial muscle which actuating with EMG signals.
    Keywords: Artificial muscle, Fuzzy System, Electromyography, Ionic Polymer Metal Composite}
  • رضا ندافی دشت بیاض، منصور کبگانیان
    در راستای توسعه کپسول های آندوسکوپی، در این مقاله طرح یک میکروروبات کپسولی شکل دارای پا با میکروعملگرهای پلیمر یونی کامپوزیت فلزی پیشنهاد می شود. ابتدا چگونگی حرکت میکروروبات توضیح داده می شود سپس ضمن در نظر گرفتن نیروهای سطحی اعمالی و میکروعملگر، میکروروبات مدل سازی دینامیکی می شود. نیروهای سطی شامل اصطکاک لغزشی، چسبندگی سطحی و چسبندگی ایستای و میکروعملگر پلیمری از نوع پلیمر یونی کامپوزیت فلزی است. رفتار زمانی میکروعملگر پلیمری بر اساس معادله ی مشخصه کوپل مکانیکی – الکتریکی و معادل سازی الکتریکی حجم ژل پلیمری مدل سازی شده است.
    نتایج حاصل از شبیه سازی مدل دینامیکی میکروروبات، نشان می دهد که بهترین زاویه نصب پاها 60 درجه، جرم مناسب میکروروبات 2 گرم و سرعت پیشروی 1 میلیمتر بر ثانیه می باشد.
    کلید واژگان: میکروروبات, آندوسکوپی, میکروعملگر, پلیمر یونی کامپوزیت فلزی, چسبندگی ایستای, چسبندگی سطحی, ماژول}
    R. Nadafi D. B., M. Kabganian
    For developing of endoscopic Capsular, a design of legged capsular microrobot with ionic polymer metal composite actuator is suggested in this paper. First locomotion of microrobot is explained then microrobot is modeled by envisage exerting surface forces and microactuator. Surface forces contain slip-friction, surface adhesion and resting adhesion and polymeric microactuator is ionic polymer metal composite. Time variant response of polymeric microactuator is modeled fundamental of coupled electromechanical equation and electric equivalent bulk gel polymeric.
    Result simulation of dynamical model microrobot shows that best installation angle of legs is 60 degree, proper mass of microrobot is 2g and speed marching is 1 millimeter per second.
    Keywords: Microrobot, Endoscopy, Microactuator, Ionic Polymer Metal Composite, Resting Adhesion, Surface Adhesion, Modul}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال