• 폴리머
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• 제26권1호
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• pp.105-112
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• 2002

연구는 electro-active polymer(EAP)의 특성을 가지는 ion-exchange polymer metal composite(IPMC)을 이용하여 지능형 대장내시경 개발에 목적을 두고 있다. IPMC는 낮은 구동전압과 빠른 반응속도로 인하여 매우 매력적인 물질이다. 본 연구에서는 IPMC구동기의 전극을 무전의 도금 방법을 이용하여 용액함침-환원방법(impregnation-reduction method)으로 제조하였으며 코팅된 백금전극의 횟수에 따라 변위와 변화를 측정하였다. 구동특성을 알아보기 위하여 길이, 주파수에 대한 변위, 힘을 측정하였으며, 주파수 대역은 저주파 대역과 공명주파수 대역을 사용하는 것이 적합하다는 결론을 얻었다. 또한 다양한 구동적 특성과 수분의 함량에 따른 영향에 대해 고전적 적층 이론 (classical laminate theory, CLT)을 이용하여 이방성 IPMC의 응력분포와 수분이동에 따른 모멘트, 변형률, 곡률(cuvature)을 모델링 하였다.

• 폴리머
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• 제30권6호
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• pp.471-477
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• 2006

이온성 고분자-금속 복합체(ionic polymer metal composite, IPMC)는 낮은 구동 전압에서도 비교적 빠른 응답 속도를 갖는 전기활성고분자(electro active polymer, EAP) 재료이다. IPMC는 인간의 근육과 유사한 인성 및 변형 특성을 나타내므로 최근 인공근육용 구동체 개발을 위한 많은 연구들이 진행되어 왔으며, 또한 우주항공, 센서 및 펌프 등의 다양한 분야에서 적용가능성이 조사되고 있다. 본 연구에서는 액상 내피온을 이용하여 용액 캐스팅 방법으로 다양한 두께의 내피온 막을 제조하는 방법을 도입하였다. IPMC 제조방법은 Oguro가 제안한 방법을 기초로 하여 도금온도를 변화시켜 무전해 도금법을 이용하여 내피온 내부로의 1차 전극을 형성시켰으며, 형성된 1차 전극의 안정성과 표면전기저항을 낮추기 위하여 이온빔보조증착법(ion beam assisted deposition, IBAD)을 도입하여 금과 이리듐을 1차 전극표면 위에 증착하여 2차 전극을 형성시켰다. 1, 2차 무전해 도금한 IPMC와 2차 IBAD 코팅한 IPMC 전극의 표면과 단면 형상을 SEM으로 관찰하였으며, 전압을 인가할 때 IPMC 내부의 수분증발 및 이온전도도의 변화를 조사하였다. 또한 다양한 두께의 IPMC를 제조하여 두께변화에 따른 변위와 구동력을 측정하였다.

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

• 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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• 제33권4호
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• pp.377-383
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• 2009

전기활성 고분자 중의 하나인 이온성 폴리머-금속 복합체(ionic polymer-metal composites, IPMC) 작동기는 전압 인가 시 고분자전해질 내부에 존재하는 양이온과 물이 음극 방향으로 이동하면서 변위를 발생시킨다. 이러한 IPMC의 전해질은 높은 보습력, 프로톤 전도도 및 기계적 강도를 지녀야 하며, 이를 위해 본 연구에서는 IPMC의 고분자전해질인 나피온 층에 $\alpha$-, $\gamma$-알루미나를 $4{\sim}8$ wt%의 함량으로 도입하여 나피온-알루미나 복합막을 제조하고 그 특성을 확인하였다. 알루미나의 함량이 증가함에 따라, 나피온 복합막의 프로톤 전도도는 조금씩 감소하는 경향을 보였으며, $\alpha$-알루미나에 비해 $\gamma$-알루미나를 첨가하였을 때 전도도 감소가 더욱 컸다. 나피온-알루미나 복합막의 기계적 모듈러스는 37.16 MPa인 순수 나피온 막에 비해 모든 함량에서 $7{\sim}13\;MPa$ 높았다. 또한 준비된 나피온-알루미나 복합막을 이용하여 IPMC를 제작하였고 직류 3 V의 인가전압 하에서 작동성능을 평가하였다. 나피온-알루미나-IPMC, 특히 8 wt%의 $\alpha$-알루미나가 첨가된 IPMC는 기존 나피온-IPMC에 비해 작동변위는 2.7배 향상되었고 작동력 또한 크게 향상되었다. $\alpha$-알루미나의 첨가에 따른 작동성능의 향상은 $\gamma$-알루미나가 첨가된 복합막에 비해 상대적으로 높은 $\alpha$-알루미나 복합막의 양성자 전도도 그리고 잘 분산된 알루미나 입자 표면에 존재하는 다량의 수분에 의한 이온/물 이동의 용이성, 또한 순수 나피온 막에 비해 전해질 막과 백금전극 사이의 낮은 전기적 저항 때문인 것으로 결론지었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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• pp.356-359
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• 2005

Ionic-polymer-metal-composite(IPMC), one of new actuation materials of electroactive polymers plated with noble metallic electrodes is known for the fast bending upon electric field. The IPMC strip bends towards anode under electrical field. It has many merits of low driving voltage, quick responsiveness, high durability, possibility of miniaturizability. In this paper, we studied for developing the large deflection of IPMC according several fabricating parameters. We measured the large deflection by the different process of sandpaper and sandblasting in surface treatment, the initial compositing process and the surface electroding process, and the different counter ions in ion exchanging process. In fundamental, the displacement of IPMC strip depends on voltage magnitude and applied signal frequency and its maximum deformation is observed at a critical frequency, resonant frequency.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.531-533
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• 2013

본 논문에서 연구하고자 하는 IPMC(Ionic exchange Polymer Metal Composite)는 술폰산 이온기와 플루오르화 탄소의 결합으로 이루어진 Nafion 필름을 사용한 소재로 전기 활성 고분자(Electro Active Polymer) 특성과 물의 유무 및 양이온에 크게 영향을 받는 특성을 지닌다. 즉, 전기 에너지를 기계적 에너지로 활용 하거나, 기계 에너지를 전기 에너지로 활용 할 수 있으며, 물과 물속의 양이온에 따라 그 특성도 크게 달라진다. 이러한 IPMC의 전기적 특성을 연구하기 위하여 모의실험 장치를 구성하였다. 이 모의 실험 장치에는 MCU 와 Stepper Motor를 사용 하여 해류의 기계적 움직임을 구현 하도록 하여 움직임에 따른 전기적 특성 분석을 하도록 설계 하였다. 본 연구에서는 IPMC와 모의실험 장치를 구성 하여 해류 에너지의 효율 적인 사용을 위하여 IPMC의 면적, 주파수, 염분의 농도, Bending 각도에 따른 전기적 분석 연구 방법을 통해 IPMC의 효율적인 사용 방법을 제안하고자 한다.

• 센서학회지
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• 제20권6호
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• pp.375-381
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• 2011

Ionic polymer-metal composite(IPMC) consists of an ion conductive membrane plated by metallic electrodes on both surfaces. When it bends, a voltage is generated between two electrodes. Since IPMC is flexible and thin, it can be easily mounted on the various surfaces of a body. The present study investigates a sensor system using IPMC to effectively detect the bending angles applied on IPMC sensor. The paper evaluates several R and C circuit models that describe the physical composition of IPMC and selects the best model for the detection of angles. The circuit models implemented with a charge model describe the relationship between input bending angles and output voltages. The identification of R and C values was performed by minimizing the error between the real output voltages and the simulated output voltages from the circuit models of IPMC sensor. Then the output signal of a sensor was fed into the inverse model of the identified model to reproduce the bending angles. In order to support the validation of the model, the output voltages from an arbitrary bending motion were also applied to the selected inverse model, which successfully reproduced the arbitrary bending motion.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
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• pp.103.3-103
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• 2001

Recently Electro active polymer has been discussed in various researches as new actuators replacing the human muscles. Since they have confronted a limitation of more advanced application with traditional actuator. IPMC (Ion exchange Polymer Metal Composite) is one of candidate materials for new actuators. In this paper, we propose a new approach and design principle for the IPMC polymer actuator to conquer the weaknesses of IPMC that is intrinsic weak structural stiffness and low trust forces. In the first we performs some experimental works about how the basic specific characteristics of IPMC vary and what the optimal operating conditions are. And we have applied IPMC as active cilium for realization of annelida motion like ...

• 대한기관식도과학회지
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• 제12권2호
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• pp.19-25
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• 2006

There have been numerous modalities to recover blink function of orbicularis oculi muscle in patients with facial paralysis. However, there is still no optimal method for reanimation of eyelid. In this study, we tried to recover blink function of paralyzed rabbit's eyelid with the ion polymer metal composite (IPMC) which is one of the electroactive polymers that is spotlighted as artificial muscle. We manufactured IPMC by plating the platinum over perfluorosulphonic acid polymer ($Nafion^{(R)}$). IPMC was coated by Norland optical adhesive for the purpose of insulation and keeping it from dry. IPMC modifications by roughening the surface of Nafion, repetitive plating (maximum 4 times) with platinum, and lengthening the width of IPMC were done. The facial paralysis was induced in the rabbit by sectioning of facial nerve at the main trunk. After minimum period of 4 weeks, IPMC was inserted in the paralyzed rabbit's eyelid. By modification, the force generated by IPMC was enhanced. Restoration of blink function in paralyzed rabbit was achieved on electrical stimulation of the IPMC by 5 voltage direct current. IPMC can be promising option for facial reanimation, but further studies are needed to enhance the efficiency of IPMC.