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离子聚合物-金属复合材料(Ionic Polymer-Metal Composite，IPMC)是由离子聚合物膜及镀在其两个表面的金属电极组成的一种新型智能材料。其中，基质材料是IPMC材料的核心组件之一，其性能优劣直接决定着IPMC的性能。尽管目前广泛被使用的Nafion或Nafion复合物基体材料具有较好的综合性能，但单一的结构很难满足IPMC材料的不同需要，同时其昂贵的价格也限制了IPMC材料的广泛应用。针对目前IPMC基质材料匮乏的问题，本论文首次尝试了将磺化聚酰亚胺(sulfonated polyimide，SPI)作为基质材料制备新型的IPMC材料。
本论文研究内容包括磺化聚酰亚胺膜的制备、磺化聚酰亚胺-金属复合材料的制备及相应电镀工艺的选择、磺化聚酰亚胺，金属复合材料电极结构的表征及其电致动性能测试(重点考察其形变量和响应时间)、考察了驱动电压、测试介质、平衡离子和磺化聚酰亚胺的磺化度等对磺化聚酰亚胺，金属复合材料形变量的影响及其电致动机理的讨论等。首先合成了磺化度为50％、60％和70％的SPI膜，采用化学镀法先后将Pt和Ag电镀到SPI膜的表面，制备了一系列磺化聚酰亚胺-金属复合材料(也可以叫做磺化聚酰亚胺基离子聚合物-金属复合材料或SPI基IPMC)。接下来利用SEM，EDS对其结构进行了表征，结果表明金属电极均匀地覆盖在SPI膜的两个表面，其镀层的厚度约为12μm。通过结构的表征证明我们成功地制备了SPI基IPMC。由四探针法测得其表面电阻为0.5-3.2Ω/cm，较低的表面电阻值预示其具有良好的电致动性能。然后，在3V直流驱动电压下对SPI基IPMC的电致动性能进行了测试。电致动性能测试结果表明这类IPMC材料的最大弯曲角度可达到135°。在这基础上探讨了驱动电压、测试介质和平衡离子等对磺化聚酰亚胺-金属复合材料形变量的影响，着重考察了基质材料的磺化度对其弯曲角度的影响，发现随着基质材料磺化度的增加，其弯曲角度增大，以SPI50，SPI60和SPI70为基的IPMC的最大形变角度分别达到60°，97°和135°。最后，根据SPI基IPMC电致动过程中的现象提出了其电致动机理，认为：磺化聚酰亚胺-金属复合材料的弯曲形变是由水合阳离子的迁移和银电极的氧化还原共同引起的。
通过对磺化聚酰亚胺-金属复合材料的初步探索发现，磺化聚酰亚胺作为IPMC的基质材料具有极大的潜力。