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智能材料具有多功能性和智能性,在军事,建筑和日常生活领域都起着重要作用。作为一种智能材料,电致驱动材料可以在电场下产生变形和挠曲位移,或者在应力下产生响应电荷,在致动器,传感器和柔性仿生机器人等领域中具有广阔应用前景。纤维素基电致驱动材料由纤维素基材及其表面电极组成,当在电极上施加一定电压时,材料会产生一定程度的弯曲或形变。其产生形变的原因主要源自两方面,其一是纤维素纤维自身的压电效应所导致的形变,其二是纤维素基体内部残留离子和极化水分子等在电场作用下扩散和移动造成的体积膨胀。纤维素材料具有轻质高强、可再生、可生物降解等优势,但纤维素基电致驱动材料的驱动输出和驱动频率较低。同时,由于纤维素基材的保水性较差,环境湿度变化会极大影响其致动性能。本论文首先采用棉纤维（CPF）和壳聚糖（CTS）为原料,以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM]Ac）为溶剂,通过旋涂成膜方式得到具有互穿网络结构的壳聚糖/纤维素复合膜材料。将所得复合膜浸于8%[EMIM]Ac水溶液中进行掺杂处理,在其表面原位沉积导电聚合物聚3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）形成表面电极,得到纤维素基电致驱动复合材料。扫描电子显微镜（SEM）显示,复合膜材料(WCPF:WCTS=9:1)的表面更加致密,内部结构更加均匀。与纯纤维素膜相比,复合膜的吸水率降低了46.8%,而保水率提高了34.6%,显示出更好的抵抗环境湿度变化的能力。同时,复合膜的力学性能也比纯纤维素膜有较大改善,抗张强度提高53.7%,杨氏模量提高72.5%。X-射线衍射以及热重分析显示,掺杂离子液体[EMIM]Ac后复合膜材料的结晶度有所提高,但热稳定性稍有下降。掺杂了离子液体的壳聚糖/棉纤维基电致动材料,在10 V直流电压下的最大电致驱动位移可达7.3 mm,比相同条件下纯棉纤维材料提高了2.3倍。其次,论文选用两种α-纤维素含量均超过93%,相对结晶度超过82%的木浆溶解浆粕为原料,以[EMIM]Ac为溶剂得到再生纤维素膜,以离子溅射方式在膜表面沉积一层金电极而得到基于木质纤维的纤维素基电致驱动材料。纤维分析结果显示,两种木浆粕主要差异是其灰分以及铁离子和铜离子含量的不同,木浆粕纤维（WPFC）的灰分含量为0.12%,铁离子和铜离子含量合计为4.45 ppm,而木浆粕纤维（WPFH）的灰分含量为0.06%,铁离子和铜离子含量合计为5.64%。对比复合材料表面电极的两种形成方式,即膜表面离子溅射法沉积金形成金属电极（Au E）和膜表面原位沉积PEDOT:PSS形成导电聚合物电极（CPE）,前者所得电致动复合材料的电致驱动性能明显高于后者,掺杂离子液体的棉纤维素膜以及壳聚糖/棉纤维复合膜表面沉积金电极后材料的电致驱动位移都较沉积导电聚合物电极增加了一倍多,Au E（CPF-IL）膜的最大偏转位移达到10.5 mm,而Au E（CPF/CTS-IL）膜达到15 mm。两种木浆粕纤维制备的电致驱动的电致驱动性能也显示出较大差异,Au E（WPFC-IL）膜的最大偏转位移为5.1 mm,而Au E（WPFH-IL）膜则具有23 mm的偏转位移。最后,论文以高结晶度的TEMPO氧化纳米纤维素纤维（TOCNF）为原料,通过溶剂蒸发自组装成膜,再通过表面离子溅射沉积金而得到纳米纤维素基电致动复合材料。扫描电子显微镜结果表明,TEMPO氧化纳米纤维素纤维膜具有均匀而致密的结构。随着TOCNF膜厚度的增大,膜的热稳定性没有发生变化,但是机械性能得到大幅度的提升,膜厚度达14μm时,其拉伸强度超过107 MPa,杨氏模量达到14.9 GPa,而膜厚度为4.7μm的膜,拉伸强度仅为23 MPa,杨氏模量为4.71 GPa。TOCNF膜厚度对材料最大偏转位移以及响应时间造成重要影响,太厚或者太薄均不利于材料电致动性能的提升。当材料外加电压从3 V增加到10 V时,材料的响应性能不断提高。施加10 V直流电压,厚度为10.8μm的TOCNF膜所得到的电致动复合材料Au E（TOCNF-d）表现出极为优异的电致动性能,几秒钟之内,材料迅速偏转,最大尖端位移超过32 mm,当改变电压方向时,材料可以迅速折回,此时最大反向偏转位移达42.5 mm。