凝胶材料因其活跃的化学和力学性质,在许多工程领域都有着广阔的应用前景。凝胶的溶胀变形是一个耦合了溶剂分子扩散的过程,一直以来,人们对其与经典Fick流动的耦合特性关注较多。然而在许多玻璃态聚合物或凝胶中,受链段松弛速率影响,溶剂分子运移会表现出Non-Fickian型的特点。现阶段对这方面的认识尚不充分,相关实验报道较少,考虑材料变形与溶剂扩散耦合效应的理论也不完善。鉴于此,本文拟采用实验研究和理论表征相结合的方法,对Non-Fickian型溶剂扩散与凝胶溶胀变形的耦合行为进行分析探讨。首先设计实验方案,对溶剂在凝胶中的Non-Fickian扩散以及溶胀变形进行可视化观测。通过热压法制备聚酰亚胺平板试样,在与去离子水接触发生单方向自由溶胀的过程中,追踪记录扩散前沿的位置,从而完成了平板试样扩散实验,所得观测结果揭示了一系列与Non-Fickian扩散相伴随的凝胶溶胀变形特征。其次依据实验结果,类比热传导分析中的非傅里叶效应理论,采用双相滞后方法（即引入两个描述玻璃化转变过程中材料性能依赖于浓度的控制参数）描述Non-Fickian型溶剂扩散与凝胶溶胀变形的行为特征。针对一维柱状和二维板状的材料体系建立理论模型,借助有限差分法求解控制方程,所得的计算结果表明,这两种情形下溶剂分子的浓度分布显著区别于Fick扩散过程,材料溶胀部分与未溶胀部分之间存在着一个清晰界面,且该分界面移动速率近似为常数。同时,理论计算结果与现有实验结果的吻合度较好,这也进一步验证了双相滞后方法描述Non-Fickian扩散动力学的有效性和准确性。最后立足于凝胶溶胀的耦合分析框架,考虑处于受力平衡和溶剂平衡状态下的溶胀变形过程,并引入标准线性黏弹性本构关系,从而建立了一个能描述材料内部网络松弛、外部溶胀变形和溶剂分子Non-Fickian运移特性的理论模型,包括黏弹性本构方程、平衡条件、扩散方程等。利用这组控制方程,结合适当的边界条件和初始条件,分别针对一维柱状PEGDA试样和二维板状聚酰亚胺试样与水溶剂的接触、水溶剂在其内部扩散,以及试样自身溶胀变形的耦合过程进行分析,求解材料中溶剂分子浓度的变化规律,并与实验数据对比验证。这些结果丰富了Non-Fickian扩散相关的溶胀分析理论,为后续研究奠定了基础。