مطالعه‌ی تجربی و عددی بیشینه تغییر مکان کامپوزیت یون-پلیمر-فلز

کامپوزیت‌های یونی-پلیمر-فلزی از پلیمرهای الکترواکتیو و مواد هوشمند هستند که امروزه به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد دارای خواص الکترومکانیکی هستند و از یک هسته پلیمری و الکترود فلزی واقع در دو طرف پلیمر ساخته‌شده‌اند. با اعمال مقدار کمی ولتاژ، تغییر شکل آن‌ها دیده می شود و تنش غیرخطی داخل آن‌ها اتفاق می‌افتد. در واقع انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی و بالعکس تبدیل می‌کنند. در این مقاله از کامپوزیت یونی-پلیمر-فلزی با پلیمر نافیون و الکترود پلاتین به طول 131/27 میلی‌متر و عرض 728/5 میلی‌متر استفاده‌شده‌است. ولتاژ از 5/1 تا 3/4 ولت به نمونه‌ی مورد استفاده در این مطالعه اعمال شد. جابجایی در جهت محور y در هر مرحله اندازه‌گیری و ثبت می‌شود. اندازه گیری‌ها و رکوردها به روش پردازش تصویر انجام‌شده‌اند. سپس با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده و مشخصات و خواص اجزای کامپوزیت یونی-پلیمر-فلزی، تحلیل اجزای محدود انجام شد و پس از آن برازش منحنی داده‌ها برای تجزیه و تحلیل تجربی نیز انجام شد. همچنین بر اساس معادله نرنست پلانک نشان داده شده است که رفتار انحراف کامپوزیت یونی-پلیمر-فلزی در برابر ولتاژ یک معادله درجه چهارم است. لازم به ذکر است که با توجه به مقایسه داده‌های تحلیلی با داده‌های مکانیکی، خطا حدود 12 درصد است.