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离子聚合物金属复合材料（Ionic Polymer Metal Composite，IPMC）是一种新型电致活性聚合物智能材料。IPMC具有变形大、密度小、应变能力强等特点，能够模拟生物的肌肉组织、与肌肉组织有着相近的破坏极限和最大应变等，这些特性使得它被称为“人工肌肉”，在仿生、医疗、航空和航天等领域具有广泛的应用前景。本文针对IPMC制备工艺、力－电耦合机理等问题，开展了IPMC制备工艺优化、基本性能测试以及力－电耦合建模等研究。主要研究工作和结果如下：（1）在IPMC制备工艺研究方面：采用溶液－浇铸法制备了无掺杂、碳纳米管改性、钛酸钡改性等多种离子交换膜；采用温度控制法制备了Pt型IPMC；采用速率控制法制备了Ag型IPMC。对制备试样进行了表征，获得了IPMC的微观形貌特征、电极构型特点，以及电极构型与制备工艺之间的关系。（2）在IPMC基本性能研究方面：研究了不同电极材料（Pt和Ag）、电极厚度以及改性填料对IPMC含水特性的影响；静态拉伸实验结果表明：在IPMC中添加改性填料可提高IPMC的弹性模量2倍以上。（3）在IPMC电学、传感性能研究方面：测量了IPMC的阻抗特性并分析了IPMC电阻分布特点，研究了激励场在IPMC内部的分布规律；研究了Ag型IPMC的传感能力，得到了Ag型IPMC传感信号与频率和变形曲率之间的对应关系。（4）在IPMC致动性能研究方面：研究了不同试样在直流和交变电场下的变形特性，结果表明：IPMC的变形形式依据表面电阻分布特点，可以分为变弯矩变形和等弯矩变形两种形式；研究了不同试样在直流电场激励下的力输出特性，结果表明：添加改性材料的IPMC输出力有明显提高，最高可达8倍以上。（5）在IPMC力－电耦合模型研究方面：根据IPMC变形为非理想均匀弯曲现象，提出了致动电场梯度的概念，在不可逆热力学的基础上将场强梯度引入IPMC的力－电转换过程，建立IPMC场强梯度力－电耦合模型。建立的力－电耦合模型能较好预测IPMC的弯曲响应，模型预测与实验结果之间的误差在20%以内。本文在IPMC制备工艺改进，性能提升方面的探索，为IPMC成型技术的研究提供了有益的研究经验。以IPMC电学和力－电耦合建模为基础研究，为深化IPMC力－电耦合机理研究，推动其工程应用提供了重要的参考依据和研究基础。