碳纳米材料，包括一维的碳纳米管以及二维的石墨烯或氧化石墨烯，具有优异的力学、电学、热学、光学、电化学等多功能特性，以碳纳米材料为构筑单元得到的宏观聚集体在许多领域得到了广泛的应用。本论文以碳纳米材料为构筑单元，制备了碳纳米材料薄膜，并对薄膜的力学性能及其在致动器方面的应用开展了相关的测试和研究。　　以氧化石墨烯作为构筑单元组装得到的薄膜可以获得较高的力学性能，并且可以通过对片层间的相互作用进行调节，实现对薄膜力学性能的调控。但是由于含氧官能团的存在，氧化石墨烯薄膜不导电，极大地限制了其应用。在氧化石墨烯薄膜中引入碳纳米管，并选择性控制氧化石墨烯与碳纳米管的质量比，制备了导电的氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜，研究了微观形貌以及影响薄膜力学行为的主要因素，对材料的构效关系进行了研究。实验结果表明，碳纳米管可以显著地提高氧化石墨烯片层间的面内相互作用，有效地提高了应力的传递，因此复合薄膜表现出更高的模量。而且恒定应变、应力状态下的循环拉伸和蠕变测试结果也证明了复合薄膜良好的变形回复能力和耐蠕变性能。另外，在动态应变过程中，由于构筑单元微观结构变化引起相互作用增加，薄膜表现出应变硬化行为。　　基于碳纳米材料薄膜优异的电学、力学等多功能特性，将其作为致动材料，制备了基于电致热原理的泵型致动器。由于具有更高的电导率、模量等性能，可以克服传统电热型致动器由于电导率和模量低引起的工作温度高、响应时间长、输出应力低等问题。测试结果表明以碳纳米材料薄膜作为致动材料可以实现泵型致动器在低电压下的致动，并能获得大的应变、快的响应速度及良好的稳定性。同时由于碳纳米材料具有高的力学性能，所以还能获得大的输出应力及能量密度，并可以实现良好的对外做功能力，并表现出不同于传统电热型致动材料的自增强的效果。　　另外，理论计算表明，以石墨烯作为离子型致动器的电极材料可以获得大的致动应变。但是在实际制备过程中，石墨烯片层紧密堆积得到层状结构，严重阻碍离子在电极层中的迁移，从而削弱致动效果。通过在石墨烯片层上原位聚苯胺导电聚合物纳米颗粒，制备石墨烯/聚苯胺杂化电极。聚苯胺的引入显著改变石墨烯片层的规整性，并与其氧化还原反应协同作用，增加了电极层中离子通道的数量和离子存储能力，改善致动效果。以石墨烯/聚苯胺杂化薄膜作为电极层可以获得空气中低电压驱动的离子型致动器，并能获得大的致动位移，输出应力以及良好的稳定性。