ISSN: 2476-6909; Modares Mechanical Engineering. Proceedings of 2nd Iranian National Conference on Advanced Machining and Machine Tools (CAMMT). 2022;22(10):119-123.
Experimental Study on Micro-Blasting Effect on Dynamic Response of an Ionic-polymer-metal Composite Beam under Transient Voltage
A R T I C L E I N F O A B S T R A C T Authors
ArabD.1,
Soleimanimehr H.2* , Nasrollah A.3
Ionic polymer-metal composites (IPMC) are such as smart materials which under applied voltage will be deformed and they have a broad application prospect. On the other hand, increase of surface area of this composite is directly related to bonding between electrode and polymer, as a result, polymer surface morphology is highly important, therefore, the effect of micro-blasting on the dynamic response of the composite beam is investigated. In this research, a membrane from ionic–polymer-metal composites are manufactured. Its main core is based on an electroactive core named Nafion and the electrodes are made of metals such as Platinum which is a noble metal. Then a transient voltage applied to the ionic–polymer-metal composite which was 1 volt and the displacements are measured experimentally. Finally, by the effect of micro-blasting as a surface treatment technique on the composite and comparing experimental results, a suitable equation is proposed for the behavior of this actuator under transient voltage.
1 ,2 Department of Mechanics, Electrical Power and Computer, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
3Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
* Correspondence [email protected] How to cite this article
Arab D, Soleimanimehr H, Nasrollah A.
Experimental Study on Micro-blasting Response of an Ionic-polymer-metal Composite Beam under Transient Voltage. Modares Mechanical Engineering. Proceedings of 2nd Iranian National Conference on Advanced Machining and Machine
Tools (CAMMT). 2022;22(10):119-123. Keywords IPMC, Smart Materials, Electromechanics, Experimental
ملع همانهام ی سدنهم ی هژيو ،سردم كيناكم مود تلااقم هعومجم همان
ی ن لم سنارفنک ی شام ی ن راک ی شام و ی ن اه ی پ رازبا ی هتفرش .
رهم 1401 هرود ، 22 هرامش ، 10 هحفص ، 119 - 123 .
هعلاطم
برجت ی ثأت ی ر م ی ورک د خساپ رب تسلابدنس ی
مان ی ک ی ت ی ر ی زا
زوپماک سنج ی
ت لپ ی رم ی نو ی - زلف ی ارذگ ژاتلو تحت
هدیکچ هلاقم تاصخشم
تیزوپماک نوی رمیلپ یاه ی
- یم لکش رییغت راچد نییاپ ژاتلو لامعا تروص رد هک دنتسه یدنمشوه داوم هلمج زا یزلف و دنوش
هب
یاراد تلع نیمه مشچ
زادنا هدرتسگ یدربراک دنتسه یا
. رگید یفرط زا
هجوتاب هب حطس تحاسم شیازفا هک هتکن نیا
عون نیا
تیزوپماک
، دراد رمیلپ و دورتکلا نایم ینوی دنویپ یرارقرب اب میقتسم هطبار ،
رمیلپ حطس یژولوفروم هجیتن رد ،
ییلااب تیمها زا
تسا رادروخرب ،
یسرب هب تلع نیمه هب ثأت
ی ر یم یتیزوپماک ریت یکیمانید خساپ رب تسلابدنس ورکیم .میزادرپ
رد ،هدش ماجنا قیقحت
سنج زا اشغ کی تیزوپماک
نوی رمیلپ ی - اب یزلف هتسه رمیلپ ی ،تسا بیجن زلف کی هک نیتلاپ سنج زا دورتکلا و نویفان سنج زا
هدش هتخاس تسا و بسانم حطس تخادرپ زا سپ
، ارذگ ژاتلو تحت ۱
اج ریداقم و هتفرگ رارق تلو هب
ییاج هب تروص هبساحم یبرجت
یم هلداعم هئارا هلاقم نیا فده .ددرگ بـسانم یا
هب روظنم پ ی ش ب ی ن ی ثأت ی ر حطس تخادرپ هتسه
ورکیم اب تیزوپماک نیا یرمیلپ
رب تسلابدنس هداد زا هدافتسا اب رگلمع نیا راتفر
یاه هب تسد هدمآ زا ارف ی اهدن ی و مکاح زا یریت یکیمانید خساپ نیا
هیکت اب سنج هاگ
ارذگ ژاتلو تحت هداس تسا
.
هدنسیون اه
برع اسرد
۱
یمح ینامیلس د رهم
*
۱
هلارصن نیما
2
1
دازآ هاگشناد ،کیناکم یسدنهم یملاسا
نارهت ،نارهت تاقیقحت و مولع دحاو 2
،کیناکم یسدنهم و ملع هاگشناد
نارهت ،ناریا تعنص
لوئسم هدنسیون * :سردآ [email protected] هژاودیلک
اه ینوی رمیلپ تیزوپماک -
یزلف ، ،دنمشوه داوم کیناکمورتکلا
یبرجت ،
۱ - همدقم
تیزوپماک نویرمیلپ یاه
ی - یزلف هب ناونع دنمشوه هدام کی
هباشم یصاوخ ،روهظون
راد ناسنا تلاضع ن
یاهرمیلپ نایم رد .د
تیزوپماک ،ویتکاورتکلا یاه
لپ ی رم ی نو ی - خساپ یایازم یاراد یزلف
دنتسه لکش رییغت و بوخ یرادیاپ ،عیرس .[1]
نینچمه
، تیزوپماک یاه
لپ ی رم ی نو ی - و مرن داوم یزلف
فاطعنا ذپ ی ر ی شنکاو نییاپ ژاتلو لامعا تروص رد هک دنتسه
یم ناشن رد یکیناکم لکش رییغت ضرعم رد هک یماگنه و دنهد
سایقم م ی ل ی تلو یم رارق یم داجیا یکیرتکلا شنکاو ،دنریگ دننک
نآ یگژیو نیا هک ثعاب اه
م ی دوش اک یارب داوم نیا یاهدربر
هنیمز رد ددعتم کیتمیمویب و یکیژولویب ،یکشزپ ،یتعنص یاه
،سوکعم رثا اب نینچمه و دنشاب بسانم نآ زا
اه هب ناونع روسنس
یم هدافتسا زین دوش
] 2
.[
ینویرمیلپ تیزوپماک کی -
یزلف م ی دناوت خساپ و یکیرتکلا یاه
لکش رییغت تحت بیترت هب ار یکیناکمورتکلا ژاتلو و یکیناکم
یشمخ لکش رییغت ،یپوکسورکام یامن رد هک دنک داجیا یلامعا ینویرمیلپ تیزوپماک کرحم عیرس -
هیلا( دنآ تمس هب ،یزلف
خر )ینویتاک فیعض م
ی دهد یورین رد یتارییغت نیاربانب ،
و یجورخ هباج
اج یی دراد دوجو .[1]
لکش 1 ) م ی ورک ناکم ی مز غت یی ر لکش زوپماک ی ت لپ ی رم ی نو ی - یزلف
زوپماک ی ت لپ ی رم ی نو ی - زلف ی لماش ی ک اشغ ی ی رمونو ی هک تسا
اهدورتکلا اب فرط ود رد ی
زلف ی مزلا رادقم اب و هدش شکور
ی نو اه ی دض و کرحتم ی
نو اه ی ثنخ تباث ی م ی دوش
] 4
.[
اهدورتکلا ی زلف ی ب ی نور ی رت ی ن لا ی ه اه لا نآ لابند هب و ی
ه م ی نا ی
کشت ار ی ل م ی دنهد .
ارب ی نیا تخاس تیزوپماک
، اهزلف سنج زا دیاب اهدورتکلا ی
نوچمه بیجن
،مویدلااپ لکین ای و نیتلاپ ،مویدانا
هدوب و رد
دنشاب مواقم اوه و نژیسکا اب شنکاو
] 5
.[
لا ی ه م ی نا ی هرذ لماش ه
ا ی زلف ی رتام لخاد رد هک تسا ی
س
لپ ی رم ی هدنکارپ هدش دنا هک آ لماش ی
،رمون ی نو اه ی و لباقتم
لوکلوم اه ی لخاد رد للاح اشغ
تسا
] 6
.[
فان ی نو یا ملف ی نو ب ی رتش ی ن ار دربراک هب ناونع آ ی رمون دنراد . یفلتخم رصانع زا نویفان
و نژیسکا ،درگوگ ،نبرک نوچمه نینچمه
یصلاخان ینازیم
هدش لیکشت یحطس تسا
؛ میش لومرف ی
نیا ییا هدام رمیلپ ی ،
C7HF13O5SC2F4 تسا
] 7
.[
کی گنیتسلابورکیم ارف
ی دن تایلمع یارب هک تسا درس راک
هدافتسا هدیچیپ و کچوک تاعطق یحطس م
ی دوش و هب ناونع
نامرد ی رمع شیازفا یارب شرب یاهرازبا یارب
نآ اه دافتسا ه
یم دوش
] 8
.[
هدنیاس تارذ مهم
رت ی ن ماگنه رد هبنج
دنتسه گنیتسلابورکیم .
یگژیو هب تارذ عون باختنا یاه
شنت بولطم یدرکلمع خاروس ،دنامسپ یاه
ای حطس یربز ،ییادز
دراد یگتسب حطس یربز شهاک
] 9
.[
گنیتسلاب
کشخ بوبحم رت ی ن کینکت رد یحطس تایلمع یارب
مت ی ندرکز هدامآ ای حطس تسا حطس یزاس
هک زا هدافتسا لماش
ای کانرطخ ییایمیش داوم شام
ی ن تلاآ گنس ،تسین ینز هب
تلع نیمه رایسب ار نآ
تسیز یطیحم م ی دنک . شور نیا ،
هداس رت ی ن شور ای صاخ یحطس تاصخشم هب یبایتسد یارب
یربز ندروم ی زا تسا
] 10
.[
ارب ی زوپماک تخاس ی
ت اه ی لپ ی رم ی ی نو ی - زلف ی باختنا زا سپ
هت و دورتکلا سنج ی
ه ،نآ کمن هتسه
لپ ی رم ی هک ابلاغ کشخ
اب تسا ی د حا ی ا و هب حلاطصا غت اب نآ زا سپ و دوش رادبآ یی
ر ددع
اسکا ی ش زلف کمن ی حا زلف ، ی ا ور رب هدش ی
لپ ی رم بوسر هدرک و
پ ی دنو ی ی نو ی کشت ی ل دهد
1]
1
.[
یفرط زا هتسه لصا ی لپ ی رم ی هب
شور اه ی فلتخم ی تسلاب نوچمه ی
گن تماخض شهاک یم
دوش .
لماوع حا ی هدننکا ا ی هب هک ژرولاتم رد بلاغ روط ی
هدافتسادروم
رارق م ی گ ی در
؛ ،نبرک ونم سکا ی د طولخم ای نژوردیه ،نبرک
،موینیمولآ دننام تازلف یخرب .تسا نژوردیه اب نبرک دیسکونوم زین میدس و میزینم ،میسلک هب
ناونع لماوع حا ی هدننکا زلف ی
یم هتخانش دنوش
] 2
.[1
لکش 2 ) زوپماک راتخاس ی
ت لپ ی رم ی نو ی - یزلف
2 - حرش هلئسم
هار راتفر ییاسانش تهج یتوافتم یاه رگلمع
دراد دوجو اه ؛
اذل رد
هدش ماجنا قیقحت
، تیزوپماک سنج زا یریت تخاس زا دعب
رمیلپ ینوی - یزلف هب تروص ارذگ یژاتلو لامعا و یلمع
، یسرب هب
ریت لکش رییغت نازیم و راتفر هتخادرپ
هلداعم تیاهنرد و یا
یارب اطخ نیرتمک اب بسانم پ
ی ش ب ی ن ی یتیزوپماک ریت شنکاو
ذ طیارش تحت هدش رک
، هئارا یم دوش .
3 - قیقحت شور
زوپماک تخاس ی
ت لپ ی رم ی نو ی - زلف ی باختنا اب ی
ک لپ هدام ی رم ی
ی نو ی م زاغآ بسانم ی
ددرگ . لپ داوم ،بلغا ی
رم ی ی نو ی زا
لپ ی اهرم یی م هتخاس ی دنوش هورگ زا هک اه
ی ی نو ی سنلااووک ی تباث
کشت ی ل هدش .دنا
یفرط زا هتسه لصا ی لپ ی رم ی قیقحت نیا رد هک فان
ی نو ۱۱7 تسا ،
شور هب ورکیم دنس تسلاب کشخ تعرس اب ۱ رب هیناث تناس ی رتم
اب و عبرم درادناتسا
GP105A حطس تخادرپ
ش د لکش رد هک 3
نآ ماجنا شور .تسا هدش هداد ناشن
لکش 3 ) ورکیم کشخ گنیتسلاب
هب روظنم ارب ،اطخ شهاک ی
ریوصت ،حطس تیفیک هدهاشم ی
لااب زا
لکش رد هک دش هتفرگ 4
تسا صخشم .
لمع ماجنا زا سپ ی
تا تلاپ سنج زا دورتکلا ،حطس ی
ن حطس ود هب
فان ی نو هفاضا یم دوش اب ربارب دورتکلا ره تماخض . 40
م ی نورک
تسا .
لکش 4 ) رمیلپ هتسه حطس ی
هکاجنآزا تباث نیتلاپ سنج زا دورتکلا تاصخشم و
تاصخشم
و رمیلپ نویفان صخشم تسا رادقم نیا ، هب
تروص هداد اه ی هیلوا
لودج قباطم تباث و 1،
2 و 3 دش لامعا .
لودج ۱ ) یکیناکم تاصخشم نویفان
] 3 .[1
صاوخ رادقم
یلاگچ ( رب مرگولیک بعکمرتم ) 3385
نوسآوپ بیرض 0.487
گنای لودم ( )لاکساپ ۱09
× 0.5
یهدرذگ بیرض ۱
لودج 2 ) یکیناکم تاصخشم نیتلاپ
] 4 .[1
صاوخ رادقم
یلاگچ ( رب مرگولیک بعکمرتم ) 2۱450
نوسآوپ بیرض 0.385
گنای لودم ( )لاکساپ ۱0۱2
× ۱.06
یهدرذگ بیرض ۱
لودج 3 ) رمیلپ یکیناکم تاصخشم ]
5 .[1
صاوخ رادقم
یلاگچ ( رب مرگولیک بعکمرتم ) 3
نوسآوپ بیرض 0.4870
یهدرذگ بیرض 385
هدش هتخاس یتیزوپماک ریت داعبا نینچمه
، لودج رد 4
ناشن
.تسا هدش هداد لودج 4 ) ینوی رمیلپ تیزوپماک داعبا -
یزلف
داعبا رادقم
لوط ( تناس ی رتم ) 2
نویفان تماخض (
)رتمورکیم ۱20
دورتکلا تماخض (
)رتمورکیم 40
،تمسق نیا رد
رمیلپ تیزوپماک تخاس زا دعب ینوی
- اب یزلف
هیکت ندرک رقتسم و هدش رکذ داعبا هاگ
یلخاد مسیناکم ،هداس
کرحم تحت ثأت ی ر ارذگ ژاتلو 1
یم رارق یسررب دروم تلو .دریگ
ینویرمیلپ تیزوپماک -
نآ یلخاد مسیناکم یسرب شور و یزلف
لکش رد 5 هب تروص هداد ناشن کیتامش تسا هدش
.
لکش 5 ) ینوی رمیلپ تیزوپماک سنج زا یریت کیتامش -
ژاتلو تحت یزلف
ارذگ
4 - هئارا ثحب و جیاتن
نازیم یسرب زا سپ هباج
اج یی ،یبرجت شور هب لدم
ی یداهنشیپ
زا هدایپ ینحنم شزارب یم یزاس
دوش . کی شزارب ینحنم
شیپ ینیب زا هباج اج یی خساپ و زوپماک ی ت لپ ی رم ی نو ی - ار یزلف
رادقم هب ارذگ ژاتلو تحت ۱
تلو یم .دشاب
لکش رد یتیزوپماک ریت شنکاو ینحنم 6
.تسا هدش هداد ناشن
لکش 6 ) ینوی رمیلپ سنج زا یریت یکیمانید خساپ -
ژاتلو تحت یزلف
ارذگ جارختسا زا دعب
تبث و هداد اه
، تبون هب هدافتسا زا هداد اه ارب ی
تخاس هلداعم ا ی بـسانم هب روظنم پ ی ش ب ی ن ی راتفر ت ی ر
زوپماک ی ت ی تـسا .
زا ـب ی ن ماـمت ی تلاداـعم هدش یسرب
رگلمع نیا راتفر یارب ،
هلداعم عومجم س ی سون ی هبترم متشه لماش ارش ی ط بسانم و
ای هد لآ ی تسا :
( ۱ 𝒚 = ∑ 𝑎𝑠𝑖𝑛(𝑏𝑥 + 𝑐) )
𝒏
𝒊=𝟏 ، ینحنم شزارب زا فده
صخشم شیپ زا هتسد کی زا عبات نتفای
تسا طاقن هعومجم یارب عباوت هدش .
( 2 ) 𝑓(𝑥) =
𝑎1× sin(𝑏𝑥 + 𝑐1) + 𝑎2× sin(𝑏2𝑥 + 𝑐2) + 𝑎3× sin(𝑏3𝑥 + 𝑐3) + 𝑎4× sin(𝑏4𝑥 + 𝑐4) + 𝑎5× sin(𝑏5𝑥 + 𝑐5) + 𝑎6× sin(𝑏6𝑥 + 𝑐6) + 𝑎7× sin(𝑏7𝑥 + 𝑐7) + 𝑎8× sin(𝑏8𝑥 + 𝑐8)
5 - هجیتن یریگ
زوپماک ی ت یاه لپ ی رم ی نو ی - یزلف داوم دنمشوه
، و مرن
فاطعنا ذپ ی ر ی نییاپ ژاتلو لامعا تروص رد هک دنتسه م
ی دنناوت
دننک داجیا یدایز شمخ
دنوش شنکاو راچد و
و هب ناونع کی
رحم عون ک ،لاعف یکیرتکلا زا عون نیا
زوپماک ی ت اه م ی دنناوت
دننک داجیا مک لاعف ژاتلو تحت گرزب یشمخ تکرح کی
ریت و
هتخاس هدش نک ادیپ انحنا یفنم تمس هب تبثم تمس زا ن
.د
شور نآ لکش رییغت ییاسانش تهج یددعتم یاه اه
تروص رد
ژاتلو لامعا یم حرطم
هک دوش هلاقم نیا رد
یریت تخاس اب
هدش رکذ داعبا اب یتیزوپماک
، رب ر لیلحت و یس ثأت
ی ر ورکیم
تسلابدنس رب
هدامآ زاس ی حطس
، تبث هداد یبرجت یاه و
تیاهن رد
هرهب اب یریگ سونیس عومجم شور هب ینحنم شزارب زا رد اه
هیکت اب یریت کی راتفر ییاسانش تهج سنج زا هداس هاگ
تیزوپماک ی ینوی یرمیلپ -
یزلف ارذگ ژاتلو تحت هدافتسا
یم دوش . نم هب هجوت اب اج زا هدش لصاح ینح
هب ژاتلو تحت ریت ییاج ۱
تلو
، اج نیرتشیب هب
ییاج هب تروص هیناث رد یبیرقت 0.0۱3
خر هداد
هیناث رد و 0.027
.تسا هتشگرب هیلوا تلاح هب یتیزوپماک ریت نیا
لیلحت یبیرقت یاطخ نیرتشیب اب
هدش هبساحم
6 / 5
% هک تسا
عوضوم نیا
یم هتکن نیا رگنایب هرهب اب هک دشاب
تخادرپ زا یریگ
زا ندومن یراع و بسانم حطس ،بولطمان داوم
لا ی ه اه ی ای کزان
قاب ی هدنام اه کاپ تهج رد ریت حطس یزاس
، یم ریت یراتفر ناوت
شیپ نکمم یاطخ نیرتمک اب ار ارذگ ژاتلو تحت یتیزوپماک ینیب
رد هک دومن
یم عقاوم یخرب دناوت
گیاج شور یارب یبسانم نیز
دودحم ناملا و یلیلحت
، یدراوم رد هب
صوصخ .دشاب
ن جیات هب بوخ ی تیعقاو نیا رگنایب تسا
هک یریت تخاس اب زا
سنج زوپماک ی ت یاه لپ ی رم ی نو ی - یزلف حطس تخادرپ و
بسانم
تسلابدنس ورکیم شور هب
، یم ناوت تقداب اتبسن راتفر یبوخ
ار رگلمع پ ی ش ب ی ن ی
، رب ر هعلاطم و یس دومن
و یدراوم رد نینچمه
رتماراپ اب ددعتم لقتسم یاه
، یم هرهب اب ناوت هلداعم زا یریگ
هئارا
هنیهب هب مادقا هدش .دومن یزاس
أت یی د ی ه یقلاخا : هلاقم ناگدنسیون هعلاطم
برجت ی ورکیم ریثأت
رب تسلابدنس د خساپ
ی مان ی ک ی ت ی ر ی زوپماک سنج زا ی
ت لپ ی رم ی نو ی -
زلف ی
،ارذگ ژاتلو تحت
هیرشن چیه رد هلاقم نیا ندیسرن پاچ هب
ریغ و یناریا یم ملاعا ار یناریا
.مییامن
:عفانم ضراعت
نیا یم ملاعا هلاقم ناگدنسیون مامت یماسا دنیامن
هتشاد شقن هژورپ نیا رد هک یناسک و دنا
هب ناونع هلاقم هدنسیون
هدش جرد هلاقم نیا رد دنتسه حرطم .دنا
ازا ی ن ور ه ی چ هنوگ ضراعت
.درادن دوجو یعفانم :یلام عبانم ب
ر ا ماجنا یا ی
شهوژپ ن ا
تاناکما ز زه و ی هن یصخش یاه
هدش هتفرگ هرهب
عا و تسا ملا م ی امن یی د یلام عبنم م ی
ا رد یرگ ی ن
هدافتسا شهوژپ تسا هدشن
و هیلک هنیزه ناگدنسیون طسوت اه مأت
ی ن
تسا هدش .
c نبرک
S درگوگ
O نژیسکا
H نژوردیه
CO ونم سکا ی د نبرک
Al موینیمولآ
Ca میسلک
Mg میزینم
Na میدس
عجارم