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离子聚合物金属复合材料(Ionic Polymer Metal Composites,IPMC)是一种新型的功能材料。IPMC具有驱动电压低、变形大等特点,在微机械、仿生技术等领域具有重要的研究价值和应用潜力。本文主要研究工作和研究结果如下:在IPMC基本力学性能研究方面:制备了Pt型IPMC试样,研究并获得了IPMC含水率与拉伸性能及弹性模量之间的变化规律,以及IPMC拉伸和弯曲弹性性能,得到了基膜材料与IPMC在不同频率下随温度变化的储存模量、损耗模量等动态力学性能参数,得到了IPMC的应力松弛特征参数。研制了微力与变形测试等实验装置,获得了多种电压信号激励下IPMC的力电耦合性能。在IPMC基本力学模型研究方面:根据IPMC中金属颗粒体积含量沿厚度方向变化现象,提出了用于预测IPMC力学性能的梯度分布模型,在常温常压和含水饱和状态下,梯度分布模型预测的IPMC拉伸性能与实验值相比误差分别为-0.68%和2.09%;常温下IPMC表观弯曲模量与实验值相比,误差为1.00%;通过对IPMC每一单层弹性性能的细化计算,梯度分布模型能够较好地预测常温范围内IPMC的动态力学性能,仿真计算与实验结果吻合度高。为了描述IPMC的力电特性,提出了基于不可逆热力学和纯弯曲理论的IPMC力电耦合模型,将IPMC力电耦合模型简化为电场和压力梯度两个驱动参数表达的线性等式,采用纯弯曲理论描述了IPMC在电场和力场耦合作用下的受力特征。研究结果表明:建立的力电耦合模型能较好预测IPMC在直流激励下的弯曲响应,模型预测与实验结果之间的误差在-7%以内。本文在IPMC基本力学性能和IPMC力学与力电耦合模型两个必要的基础研究方面,为深化对IPMC力学性能的研究,推动其在驱动器领域中的技术发展提供了重要的参考依据和研究基础。本文研究工作得到了国家自然科学基金项目“用于近空间飞行器仿生机翼的驱动器基础研究”(项目批准号:90605003)的资助。