IPMC (Ionic Polymer-Metal Composites)离子聚合物金属复合材料,是新型的智能高分子聚合物材料的一种,它具有质量轻、响应速度快、功耗低、形变大等优点。在微型仿生机器人和先进医学应用领域,特别是水下智能低噪推进系统中,有着广阔的研究和应用前景。然而,尽管IPMC有着如此优越的性能,但是其使用寿命却成为限制它大量投入工程使用的关键因素。因此,本文以Ag-IPMC人工肌肉运动失效为切入点,首先通过研究了 Ag-IPMC人工肌肉的运动机理,建立Ag-IPMC人工肌肉样件的电致动模型,搭建测试分析系统,通过实验观察并记录了样件失效的过程和现象,对样件的失效准则做出了判定,通过对Ag-IPMC样件运动失效后表面特征、导电效率以及失水特性等进行分析,宏观上确定了导致其运动失效的基本因素和作用机理。其次,从Ag-IPMC人工肌肉的制备工艺入手,采用正交实验设计法,研究分析Ag-IPMC制备过程中三个主要因素(基膜粗化、溶液浓度和金属还原温度)对Ag-IPMC材料性能的影响,实验结果表明它们从微观上改变了 Ag-IPMC材料表面结构,对Ag-IPMC材料的表面镀层质量、致密性影响很大,能够显著提高人工肌肉的运动寿命。最后,利用SEM和EDS实验手段对新制Ag-IPMC样件和运动失效后样件的不同部位进行了镀层的表面形貌、组成和结构等进行表征。通过对比分析样件失效前后表面形态变化、微观结构变化以及化学成分变化,并与拉伸样件进行对比。结果表明:IPMC人工肌肉样件运动失效的本质原因在于Ag镀层在电流作用下被氧化,团聚加重,表面结构发生变化,造成镀层电阻增大,Ag镀层出现脱落、龟裂等,使得Ag-IPMC材料表面电极失效,从机理上导致Ag-IPMC人工肌肉运动失效。