عنوان پایان‌نامه
طراحی و تحلیل یک میکرو عملگر از جنس نانو کامپوزیت ipmc برای استفاده از میکروسوئیچ
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2956;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68784
- تاریخ دفاع
- ۱۹ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- عماد اسماعیلی
- استاد راهنما
- محسن حامدی, محمدرضا کلاه دوز اصفهانی
- چکیده
- این تحقیق در پی بدست آوردن روش جدیدی برای ساخت عملگرها و سنسورهای کامپوزیتی یونی پلیمری-فلزی شناخته شده با نام IPMC می باشد. IPMC ها دسته ای از مواد هوشمند هستند، بدین معنی که تحت یک تحریک الکتریکی کوچک از خود جا به جایی نشان داده و تحت جا به جایی، اختلاف پتانسل الکتریکی تولید می کنند. این مواد دارای انعطاف پذیری بالا می باشند و در نتیجه کرنش خمشی بسیار زیادی را از خود نشان می دهند. همچنین به دلیل قابلیت سازگاری بالا با محیط های زیستی نسبت به دیگر مواد هوشمند، کاربردهای گسترده ای در زمینه پزشکی و بایومکانیک پیدا خواهند کرد. علاوه بر کاربردهای پزشکی، به خاطر قابلیت کوچک سازی و مصرف پایین انرژی، این دسته از عملگرها به خوبی قابلیت استفاده در سیستمهای میکروالکترومکانیکی را دارا می¬باشند. روشهای موجود برای ساخت این نوع عملگرها بر پایه روشهای شیمیایی و با استفاده از نمک فلزات انجام میشود که هزینه بسیار بالایی را منجر میشود و همینطور پروسهای زمان بر و طولانی است. در این پایان نامه ابتدا روشهای مختلف شرح داده شده و سپس با استفاده از روشهای لایه نشانی فیزیکی فلزات مختلف و زبرسازی و فعال سازی سطح با استفاده از پلاسمای اکسیژن و استفاده از لایه چسبنده عملگر ساخته شده است. روش های مختلف برای افزایش چسبندگی الکترود به پلیمر بررسی شده و آزمایشهای عملگری و حسگری بر روی نمونه ها انجام گرفته است. همچنین مقاومت صفحه ای و مقاومت دو انتهای نمونه های لایه نشانی شده به روشهای مختلف اندازه گیری شده و با مقادیر گزارش شده در مقالات مقایسه شده است. علاوه بر این با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی، ترک های موجود در الکتر د ها قبل و بعد از آب گیری و انبساط پلیمر و سایش الکترود اندازه گیری شده است. واژگان کلیدی: IPMC، لایه نشانی به روش فیزیکی، کامپوزیت یونی پلیمری-فلزی، سیستم های میکروالکترومکانیکی، عملگر، حسگر
- Abstract
- In this research a new method for fabrication of an Ionic Metal-Composite Polymer a.k.a IPMC is developed for actuating and sensing applications. IPMC is a smart material which undergoes large displacement under applied voltage and if it is bended, an electrical signal is generated. This material has a high flexibility, so it has a huge bending strain. Because of its bio-compatibility, it can easily be used in bio application compared to other smart materials. Moreover, duo to its high scaling potential and low energy consumption, these kind of actuators have a promising characteristics for MEMS application. There are various chemical processes for fabricating IPMC actuators e.g. by using metal salts such as Pt and Au which has a high cost and is time consuming. In this thesis, a novel method using micro fabrication processes was proposed. Poor adhesion between electrodes and polymer and peeling off phenomena are the common problems in IPMC fabrication. These problems were solved by mechanical roughening and plasma treatment on the polymer surface and also using a thin layer of sputtered Titanium as an adhesion layer between polymer and metal electrodes. Through this method, a good adhesion between gold electrodes and polymer was achieved. These achievements resulted in good conductivity of electrodes and wide range of displacement under different voltages in wet and dry condition.
