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High-performance ionic polymer actuators with Triple-layered multifunctional electrodes

材料科学 电极 聚合物 Nafion公司 电化学 人工肌肉 执行机构 复合材料 离子键合 离子电导率 弯曲 纳米技术 图层(电子) 化学工程 电解质 离子 电气工程 化学 有机化学 物理化学 工程类
作者
Chun Zhao,Gangqiang Tang,Yujun Ji,Xin Zhao,Dong Mei,Lijie Li,Yanjie Wang
出处
期刊:Materials & Design [Elsevier]
卷期号:229: 111882-111882 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.matdes.2023.111882
摘要

Ionic polymer actuators have attracted attention in recent years due to their remarkably large strain under low-voltage stimulation. However, a key challenge for fabricating high-performance ionic polymer actuators is to develop a firm electrode with high electrical conductivity and electrochemical performance. Herein, inspired by the structure of zoysia grass, we proposed an efficient method to prepare the triple-layered multifunctional electrodes capable of low surface resistance (∼3.4 Ω/□), high adhesion (∼328 KPa) and good electrochemical performance for ionic polymer actuators. Through the spraying and impregnation-electroplating (IEP), three functional layers of multifunctional electrodes are obtained, including MWCNTs/Nafion interfacial layer, Ag NWs fixed layer and Ag NWs@Au layer, which respectively contribute to the charge storage in the electrode, high strength and the uniform and fast charge distribution. The synergic effect of these three functional layers maintains a high stability of multifunctional electrodes after being immersed in DI water for 7 days or 1500 bending cycles, and greatly enhances the actuation performance of ionic polymer actuators, resulting in an extreme bending deformation (increasing by 460%). This work represents an important step towards ionic polymer actuators where the synergic effect in electrodes plays an important role in promoting electrochemical actuation performance.
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