İyonik polimer metal kompozit esaslı biyomimetik aktüatör modellenmesi ve tasarımı

Akıllı malzemeler kategorisine giren iyonik polimer-metal kompozitler (İPMK), dışarıdan uygulanan bir elektrik alanı sonucu, içerisinde bulunan iyonların hareketine bağlı olarak şekil değiştirirler. İPMK'ların yapıları, iyonik polimer ve bu polimerin iki yüzeyine bir kaç mikrondan fazla olmayan kalınlıklarda kaplanan metal elektrotlardan oluşmaktadır. İyonik polimerler yumuşak bir yapıya sahip olmaları, düşük voltaj altında çalışmaları ve büyük deformasyon göstermelerinden dolayı yapay kas ve benzeri biyomimetik uygulamalarda sensör ve aktüatör olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, biyomimetik uygulamalarda kullanılmak üzere farklı elektrot kalınlıklarında Nafyon bazlı İPMK eyleyiciler üretilmiştir. İlk olarak üretilen İPMK eyleyicilerin performansları doğru akım uygulanıp maksimum uç noktasının hareketi incelenerek karşılaştırılmıştır. İkinci aşamada ise eyleyicilerin performanslarını arttırmak amacıyla darbe genişliği modülasyonu (PWM) metodu kullanılması önerilmiştir. Bu aşamada PWM metodunun etkinliğini göstermek amacıyla farklı genlik ve doluluk oranlarına sahip elektriksel sinyallerin etkisi altında eyleyicilerin performansları gözlemlenmiştir ve bu sonuçlara dayanarak üretilen eyleyiciler için bir matematik model önerilmiştir. Son olarak elde edilen İPMK yapı ile fil hortumu eyleyici, Sinerjist ve Agonist-Antagonist kas hareket prensibi ile çalışan eyleyici ve balık yüzgeci eyleyici olmak üzere üç farklı tipte biyomimetik eyleyici üretilerek, test edilerek bu yapıların biyomimetik robotik uygulamalarında kullanılabilirliği gösterilmiştir. Çalışma, 111M643 numarası ile Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu tarafından desteklenmiştir.