[发明专利]一种基于金铂复合电极的全氟磺酸人工肌肉的制备方法

权利要求书

1.一种基于金铂复合电极的全氟磺酸人工肌肉的制备方法，具体步骤如下：

一、Nafion膜的前处理过程

选用杜邦公司生产的Nafion 117离子交换膜(厚度约为190微米)，将其剪裁成长50mm，宽50mm的正方形小片。将剪裁后的Nafion薄膜浸泡在100mL质量分数为4％-6％的过氧化氢水溶液中3-5小时，然后将浸泡好的Nafion薄膜取出，将其浸泡在去离子水中加热煮沸1小时。将Nafion薄膜取出后浸泡在100mL质量分数为4％-6％的硫酸溶液中3-5小时去除表面杂质，然后将Nafion薄膜浸泡在去离子水中加热煮沸1小时。Nafion薄膜经过以上的前处理过程后，自身充分地吸水溶胀，并且会呈现出柔软的透明状。

二、制备金属铂电极过程

本发明为一种基于金铂复合电极的全氟磺酸人工肌肉的制备方法，其中包含两部分电极且金铂电极需要满足紧密贴合且不易脱落的要求。铂电极采用醇辅助化学镀铂的方法，在Nafion薄膜表面通过两次化学镀，制备均匀、致密的铂电极；

1)通过把已进行前处理的Nafion薄膜浸泡在质量分数为0.4-0.6％的四氨合氯化铂水溶液中24h，使Nafion薄膜吸收大量的铂氨离子；

2)将Nafion薄膜浸泡在异丙醇和水的体积比为1：3的混合溶液中，浸泡足够时间使Nafion薄膜充分溶胀。

3)Nafion薄膜充分溶胀后，将异丙醇/水混合溶液升温至40℃，在剧烈搅拌下，每隔30min滴加4-6mL质量分数为4-6％的硼氢化钠水溶液作为还原剂溶液，共滴加10次，加入还原剂后，Nafion薄膜表面的铂氨离子会被还原成铂纳米颗粒，少量多次的还原方法可以使Nafion薄膜表面的金属铂更加均匀、致密；

4)重复上述步骤1)、2)和3)1次，最终可以在Nafion薄膜表面形成均匀、致密的铂电极。

三、离子交换过程

Nafion薄膜置于真空干燥箱，80℃干燥2小时可满足膜内水分子基本去除；干燥后的Nafion薄膜重新浸泡于去离子水中使薄膜充分地吸水溶胀，溶胀充分后的薄膜置于饱和氯化锂溶液中进行离子交换，24小时可满足Nafion薄膜内部锂离子充分饱和薄膜交换容量。

四、制备金属金电极过程

为了制备金铂复合电极，并实现金电极与铂电极紧密贴合不脱落、表面均匀且致密等要求，在锂离子交换以后，本发明采用磁控溅射的方法在铂电极表面溅射一层均匀、致密的金电极，形成金铂复合电极。具体步骤为：使用磁控溅射镀膜仪，在被溅射的金靶极(阴极)与阳极之间加一个正交磁场和电场，在高真空室中充入所需要的惰性气体(通常为Ar气)，永久磁铁在金靶材料表面形成250～350高斯的磁场，同高压电场组成正交电磁场。在表面已经形成均匀、致密的铂电极的Nafion薄膜上溅射一层厚度约为100nm的金属金。

2.根据权利要求1所述的一种基于金铂复合电极的全氟磺酸人工肌肉的制备方法，其特征在于：在8V电压下，全氟磺酸膜的最大形变位移量为15.6mm。