离子聚合物金属复合材料(Ionic Polymer Metal Composites,IPMC)是一种新型的离子型电活性聚合物(Electro Active Polymer,EAP)材料。IPMC能在几伏外电场的作用下产生大幅的弯曲响应,电能可直接转化为机械能。IPMC材料柔性好,驱动电压低,产生变形大,响应迅速快,可在水环境下工作,具有良好的生物相容性,因此又被称为“人工肌肉”,是一种极具发展潜力的智能驱动材料。虽然IPMC应用前景广阔,但输出力小、离水工作时间短以及制备工艺未标准化的缺点,在一定程度上限制了IPMC的进一步发展。因此本文针对IPMC的缺点,从优化基底膜,改变IPMC工作介质以及提高基底膜表面粗化质量三个方面来提高IPMC的驱动性能。具体工作如下:(1)浇铸了氮掺杂碳纳米笼(NCNCs)含量分别为0%、0.1%、0.2%的Nafion基底膜,并在此基础上采用化学镀铂的方式制备了NCNCs-IPMC。NCNCs的掺杂使得基底膜的弹性模量及含水量增加。观测了IPMC的微观形貌,并测试了IPMC的输出位移和输出力性能。测试结果表明,0.1%含量的NCNCs在基底膜内部的分散性最好,0.1%NCNCs-IPMC的输出性能最佳,输出位移和输出力均得到明显提高。(2)制备了多孔基底膜的IPMC,并将离子液体([EMIm]SCN)替代水作为IPMC的工作介质。对不同类型的IPMC进行了驱动性能测试。测试结果表明:Nafion基底膜中多孔结构的存在使得以离子液体为介质的IPMC的响应速度及输出位移得到明显提升。另外,离子液作为工作介质时,延长了IPMC在空气中的工作时间,改善了直流电压下的位移回复现象。(3)基于UMT-2摩擦磨损试验机的线性往复运动平台设计了一套IPMC基底膜表面粗化装置。实验分析了手工粗化和3种载荷的机械粗化处理方法对IPMC人工肌肉力和位移输出性能的影响。结果表明,机械粗化能够排除手工粗化过程中人为因素的影响,保证粗化加载的力度及方向性可控,使磨痕深浅均匀、方向一致。相比手工粗化,通过机械粗化可以改善基底膜与电极层之间的构筑紧密程度,降低IPMC表面电阻,提升IPMC的力和位移的输出。