张 鹏，王彦卿，薛继陈，杜 野，梁 博，马英杰

(哈尔滨理工大学荣成学院，山东 荣成 264300)

0 引言

IPMC(离子聚合物金属复合材料)由基膜(Nafion-117膜)和表面贵金属电极层(如铂、金)组成，当给IPMC材料施加驱动电压时，其便会产生弯曲变形，并具有变形大、质量轻和响应速度快等优点，这种材料可以应用于驱动小型仿生机械。传统IPMC电极一般是贵金属如铂、金等，为了节约成本，本文通过化学镀银制备了Ag-IPMC材料条，并用作仿生鱼胸鳍和尾鳍驱动部件，通过无线蓝牙调节材料条驱动电压的方向和频率，以控制胸鳍和尾鳍的摆动，从而实现直线巡游、加速、减速和转弯运动模式。

1 Ag-IPMC的制备

1.1 基膜表面粗化处理

将Nafion-117膜剪成1 cm×2 cm的长方形条，使用800目的砂纸进行打磨。

1.2 主化学镀反应

将打磨过的Nafion膜放置于0.25 mol/L的NaOH溶液中，在室温下浸泡10 min；然后将Nafion膜取出放置于0.03 mol/L的银氨溶液中浸泡15 h；最后在40 ℃下，在不断搅拌条件下滴加0.15 mol/L葡萄糖溶液。

1.3 次化学镀反应

为了增加银电极厚度，对Nafion膜进行两次次化学镀。除了Nafion膜在银氨溶液浸泡时间缩短至4 h外，次化学镀实验过程与主化学镀反应完全相同。

通过激光位移器测试制备的Ag-IPMC，发现在3 V方波电压驱动下，其最大输出位移(来回摆动幅度)为10 mm，说明Ag-IPMC具有很好的电致动性能。

2 Ag-IPMC在仿生鱼中的应用

2.1 仿生鱼结构设计

该仿生鱼形状类似鲨鱼，鱼体的尺寸(长×宽×高)为100 mm×60 mm×50 mm。仿生鱼外壳由PLA(聚乳酸Poly Lactic Acid)材料3D打印而成，尾鳍部分的IPMC材料条尺寸为30 mm×20 mm(长×宽)，胸鳍部分的IPMC材料条尺寸为30 mm×15 mm(长×宽)，梯形尾鳍尺寸为20 mm×30 mm×25 mm(上底×下底×高)。……