An autocatalytic electro-less plating of nickel is attempted to replace an electro-less impregnation-reduction (IR) method in ionic polymer-metal composite (IPMC) actuators to reduce cost and processing time. We fabricated IPMC using the autocatalytic electro-less plating successfully and could confirm that fabricated IPMC bends under an electric field. Because nucleation time of Pd-Sn colloids is the determining factor of overall processing time, we used the nucleation time as our control parameter. To optimize nucleation time and investigate its effect on the performance of IPMC actuators, we analyzed the relationship between the nucleation time, interface morphology and electrical properties. The optimized nucleation time is 10 hrs. The trends of the performance and electrical properties as a function of nucleation time were attributed to the fact that the Ni penetration depth was determined by the minimum diffusion length of either Pd-Sn colloids or reducing agent ions. The Ni-IPMC actuators can be fabricated less than 14 hrs processing time without deteri-orating performance of the actuators, which is comparable to Pt-IPMC prepared by IR method.
본 연구에서는 공정 시간을 줄이기 위해 무전해 IR 방법 대신 니켈의 자가촉매 무전해 도금을 이용하여 IPMC를 제조하였다. 자가촉매 무전해 도금을 이용하여 IPMC 를 제조하였고, 제조된 IPMC가 전기장에 의해 구부러지는 것을 확인하였다. 팔라듐-틴 콜로이드의 뉴클리에이션 시간이 전체 공정시간에 중요한 인자이기 때문에 이러한 뉴클리에이션 시간에 따른 IPMC 성능을 중간 의 형성과 전기적인 특성을 분석함으로써 10시간으로 최적화 하였다. 이러한 경향은 뉴클링에이션 시간이 달라지면 Pd-Sn 콜로이드와 환원제 이온의 최소 확산 거리가 달라져 중간 층의 니켈 입자 밀도의 경향이 달라지기 때문이다. 최적화 된 공정 시간의 경우 14시간 이하로 기존의 30시간 이상의 시간을 두 배 이하로 단축할 수 있었으며, 제조된 IPMC 의 성능 또한 기존의 무전해 IR 방법으로 제조한 Pt-IPMC 에 비하여 뒤떨어지지 않았다.
