基于线性不可逆过程热力学的离子电活性聚合物建模
计算物理
2021-01-18 v1
摘要
离子聚合物-金属复合材料由夹在两金属电极之间的电活性聚合物薄膜（例如 Nafion R）构成。它们可用作传感器或致动器。该聚合物被水饱和，导致完全解离并释放出小阳离子。当施加正交电场时，该条带发生大弯曲运动，反之亦然。我们采用连续介质方法和粗粒模型；系统被描述为一个可变形多孔介质，其中流动着离子溶液。我们写出各相的微观尺度平衡定律与热力学关系，进而通过平均技术得到完整材料的相应关系。由此推导出熵产生及本构方程：Kelvin-Voigt 应力-应变关系、广义 Fourier 定律与 Darcy 定律，以及 Nernst-Planck 方程。我们将该模型应用于承受连续电势差（静态情形）的悬臂式电活性聚合物条带；可在自由端施加剪力以阻止其位移。利用大位移梁模型计算了作用力与挠度。所得结果与文献中发表的实验数据吻合良好。
引用
@article{arxiv.2101.05874,
title = {Modelling of an Ionic Electroactive Polymer by the Thermodynamics of Linear Irreversible Processes},
author = {Mireille Tixier and Joël Pouget},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.05874},
year = {2021}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:1706.08731