本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种IPMC人工肌肉的制备方法。
背景技术：
IPMC作为人工肌肉中的一种智能材料，它变形量大、弹性好，在一定程度上非常接近生物肌肉的特性，因此称为人工肌肉。它是由全氟化的主链带有离子基团封闭段的短侧链结构的离子交换膜和两侧电极层构成。当对IPMC两侧电极施加激励电压时，它会产生较大的弯曲，一般是向阳极弯曲，称为直接现象。相反，当IPMC在外力作用下弯曲变形时，IPMC也会在两侧电极上产生一个电压，称之为反现象。这样，IPMC就构成一个机电耦合系统。目前国内外研究大多数集中于如何提高IPMC的寿命、输出位移和输出力，以及IPMC的制备方法和其在做功器件应用上的研究。也有部分学者致力于找到一种可以模拟IPMC的理论模型，通过对模型分析来了解它的驱动机理，从而为控制IPMC的输出力和输出位移做理论支持，为IPMC在做功器件上的应用提供更可靠的理论依据。
技术实现要素：
本发明旨在提出一种IPMC人工肌肉的制备方法。
本发明的技术方案在于：
IPMC人工肌肉的制备方法，包括如下步骤：
（1）前处理过程
首先将Nafion膜剪成长40mm，宽15mm的小片并进行表面粗化；将打磨过的Nafion膜放人烧杯中反复清洗几次后，进行超声振荡15min；用镊子取出，放入浓度为2mol/L的稀HCl烧杯中，再将烧杯整体放入80C的恒温水浴锅中持续泡40min；将Nafion膜放人15％的H2O2烧杯中，再将烧杯放置到电阻炉上加热煮沸，持续30min；最后将Nafion膜放入蒸馏水中加热煮沸30min，使膜内充满水分子，让膜充分溶胀；Nafion膜成透明状；
（2）离子交换过程
将预处理完成后的Nafion膜放置于盛有0.25mol／L的NaOH溶液的烧杯中，再将烧杯放置于25℃的恒温水浴中保持40min，最后将Nafion膜取出放置于0.03mol／L的银氨溶液的烧杯中浸泡15h；
（3）化学还原反应过程
向上述（2）最后的溶液中每10min滴加一次还原剂，直到反应完全进行；整个反应过程保持在27℃恒温条件下进行，用搅拌器不断搅拌；用蒸馏水清洗IPMC材料，并放入超声波清洗机中震荡，清洗之后再放入还原剂溶液中振荡20min；将一次还原完成的膜进行完全清洗；然后再将膜浸泡到0.03mol／L银氨溶液中，浸泡4h，然后再分次滴加0.025mol／L的还原剂溶液，整个反应过程保持在27℃的恒温水浴中进行；反应完全进行后，将膜置于蒸馏水中，放入超声波清洗机中振荡30min，清洗表面沉积不良的Ag颗粒。再放入还原剂溶液中浸泡30min，以加固表面沉积的Ag，形成IPMC人工肌肉。
将IPMC人工肌肉样件用两块玻璃片夹好，使样件展平，再整体放入真空干燥箱中，抽真空后，梯度加温至120℃后恒温3h，然后自然冷却至室温。
本发明的技术效果在于：
本发明IPMC的制备周期缩短了30％，并降低实验成本。采用在IPMC表面涂聚二甲基硅氧烷保护膜，减少了膜内水分的丢失，其使用寿命提高50％左右，并且二甲基硅氧烷保护膜可以有效地形成电极表面保护膜，防止在应用过程中电极与水发生导电。
具体实施方式
IPMC人工肌肉的制备方法，包括如下步骤：
（1）前处理过程
首先将Nafion膜剪成长40mm，宽15mm的小片并进行表面粗化；将打磨过的Nafion膜放人烧杯中反复清洗几次后，进行超声振荡15min；用镊子取出，放入浓度为2mol/L的稀HCl烧杯中，再将烧杯整体放入80C的恒温水浴锅中持续泡40min；将Nafion膜放人15％的H2O2烧杯中，再将烧杯放置到电阻炉上加热煮沸，持续30min；最后将Nafion膜放入蒸馏水中加热煮沸30min，使膜内充满水分子，让膜充分溶胀；Nafion膜成透明状；
（2）离子交换过程
将预处理完成后的Nafion膜放置于盛有0.25mol／L的NaOH溶液的烧杯中，再将烧杯放置于25℃的恒温水浴中保持40min，最后将Nafion膜取出放置于0.03mol／L的银氨溶液的烧杯中浸泡15h；
（3）化学还原反应过程
向上述（2）最后的溶液中每10min滴加一次还原剂，直到反应完全进行；整个反应过程保持在27℃恒温条件下进行，用搅拌器不断搅拌；用蒸馏水清洗IPMC材料，并放入超声波清洗机中震荡，清洗之后再放入还原剂溶液中振荡20min；将一次还原完成的膜进行完全清洗；然后再将膜浸泡到0.03mol／L银氨溶液中，浸泡4h，然后再分次滴加0.025mol／L的还原剂溶液，整个反应过程保持在27℃的恒温水浴中进行；反应完全进行后，将膜置于蒸馏水中，放入超声波清洗机中振荡30min，清洗表面沉积不良的Ag颗粒。再放入还原剂溶液中浸泡30min，以加固表面沉积的Ag，形成IPMC人工肌肉。
为了消除表面银层的内应力使IPMC样件变得平整，将IPMC人工肌肉样件用两块玻璃片夹好，使样件展平，再整体放入真空干燥箱中，抽真空后，梯度加温至120℃后恒温3h，然后自然冷却至室温。