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

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

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
• /
• 제52권7호
• /
• pp.298-304
• /
• 2003

IPMC(Ionic Polymer-Metal Composite) is a highly sensitive actuator that shows a large deformation in presence of low applied voltage. Generally, IPMC can be fabricated by electroless plating of platinum on both sides of a Nafion (perfluorosulfonic acid) film. When a commercial Nafion film is used as a base structure of the IPMC membrane, the micro-pump structure and the IPMC membrane are fabricated separately and then later assembled, which makes the fabrication inefficient. Therefore, fabrication of an IPMC membrane and the micro-pump structure on a single wafer without the need of assembly have been developed. The silicon wafer was partially etched to hold liquid Nafion to be casted and a 60-${\mu}{\textrm}{m}$ thick IPMC membrane was realized. IPMC membranes with various size were fabricated by casting and they showed 4-2${\mu}{\textrm}{m}$ displacements from $4mm{\times}4mm$ , $6mm{\times}6mm$, $8mm{\times}8mm$ membranes at the applied voltage ranging from 2Vp-p to 5Vp-p at 0.5Hz. The displacement of the fabricated IPMC membranes is fairly proportional to the membrane area and the applied voltage.

• 폴리머
• /
• 제29권5호
• /
• pp.463-467
• /
• 2005

Fluoroalkyl methacrylate, 아크릴산, 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA)를 공중합한 불소화 아크릴계 이온성 고분자로 제조한 이온성 고분자-백금 복합재료(IPMC)의 구동력을 증대시키기 위하여, HEMA의 OH기를 1,3-diethoxy-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane으로 가교하였다. 가교반응에 의하여 IPMC의 수분흡수가 감소하면서, 기계적 강도, 구동력이 증가함을 관찰하였다. 그러나 IPMC의 구동성, 즉 외부 전위에 의한 변위와 전류량은 가교에 의해 감소하였다.

• 한국기계가공학회지
• /
• 제7권4호
• /
• pp.24-30
• /
• 2008

The laminate IPMC actuator have been developed with a commercial Nafion film and platinum electrodes. Equivalent beam and equivalent bimorph beam models for IPMC(Ionic Polymer-Metal Composite) actuators are described. By using a beam equation with estimated physical properities and actuation displacements of a cantilevered IPMC actuator are estimated. And Finite element analysis(FEA) was done by ANSYS.

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

• Composites Research
• /
• 제20권3호
• /
• pp.50-54
• /
• 2007

본 연구에서는 IPMC의 기본적인 기계적 특성을 알아보았다. 기전폴리머의 한 종류인 IPMC는 굽힘형 작동, 가벼움, 저전력 소모, 유연성 등의 많은 장점을 가진 재료이다. 따라서 IPMC는 생체모방형 작동기와 센서로서 많은 가능성을 가지고 있다. 이런 가능성을 바탕으로 IPMC를 실제로 응용하기 위하여 IPMC의 변형, 구동력, 주파수 응답 등 기본적인 기계적 특성을 연구하였다. 우선 이온교환폴리머의 한 종류인 네피온 용액을 사용하여 여러 가지 두께의 네피온 막을 만들고, 무전해 도금을 통해 IPMC를 제작하였다. 이렇게 제작된 IPMC의 규격, 인가 전압에 따른 변형, 구동력, 주파수 응답 특성에 관한 실험을 수행하고, 실험 결과를 통해 IPMC 성능의 실험식과 등가 강성 모델을 수립하였다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.533-539
• /
• 2013

최근 의료 및 생체공학 분야의 액추에이터(actuator)와 센서 및 연료전지로 활용할 수 있는 새로운 재료인 IPMC(Ionic Polymer Metal Composite)에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 IPMC의 특징은 센서(sensor)와 액추에이터(actuator)의 성질을 동시에 가지는 있는 특이한 성질을 가진 복합재료로서 IPMC에 전압을 가하면 움직임이 생기며, IPMC에 움직임이 발생하면 IPMC 내부에 전압이 충전되는 성질이 있어 모션 센서나 힘 센서로도 활용할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 IPMC에 대한 몇 가지 특성을 파악하고 IT 기술인 스마트폰의 연계하여 원격지에서 IPMC의 동작을 제어할 수 있도록 시스템을 구성하였다. 또한, 스마트폰을 기반으로 하여 영상정보를 전송하여 모니터링 하도록 하였다. IPMC의 동작제어는 스마트폰의 블루투스를 이용하여 동작명령을 전송하도록 시스템을 구현하였다. 본 논문의 실험 및 구현으로부터 IPMC 물성에 대한 정확한 분석은 부족하지만 향후 IPMC의 활용에 있어서 IT 기술과의 융합을 통하여 센서, 액추에이터, 연료전지 등과 같은 분야에 적극 활용할 수 있음을 확인할 수 있었다.

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

• 폴리머
• /
• 제33권4호
• /
• pp.377-383
• /
• 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.