离子聚合物-金属复合材料(IPMC)是一种典型的电活性聚合物,基于离子迁移的换能机制和特殊的结构使其具有质量轻、驱动电压低、响应迅速、变形大、柔韧性好等独特的特性,并在电子器件、生物医疗、航空航天、仿生机器人等领域展现出可观的应用前景。然而现有研究对IPMC材料界面功能特性和影响机制认识不足,阻碍了IPMC进一步发展。本文围绕IPMC粗糙界面对界面建模仿真及其对机电性能的影响机制展开了深入的研究。本文首先根据现有IPMC制备工艺,调整工艺参数,设计了一组正交实验,制备了不同界面特征的9片IPMC材料。通过SEM分析了IPMC材料的形貌特征,获取了电极厚度和界面面积,并简要分析了界面生成的原因。利用激光位移传感器和Labview软件等设计实验平台测试了材料的电致动性能,利用电化学工作站测试材料的C-V曲线并计算了其电容值,采用分规法计算了界面的分形维数。基于现有研究对粗糙界面拟合未能表现IPMC界面特征的情况,提出将W-M函数运用到模拟界面轮廓。基于有限元的思想,建立了基于W-M函数拟合界面轮廓的方法。精炼了前人对IPMC材料内部传质的研究,利用泊松方程和Nernst-Planck方程在COMSOL软件中建立了内部传质模型,并提出特征浓度的概念来反应材料变形情况。将提取的实际界面、平电极和Koch曲线模型作为对比,分析了基于W-M函数模型的拟合结果。与实际界面相比,平电极模型误差极大,W-M函数模型的误差均小于4%,不同迭代次数的Koch曲线模型适合特定分形维数的界面。基于拟合结果,本文提出了有关特征尺度的经验公式,对以后采用W-M函数拟合界面提供一定的指导。基于W-M函数的核心参数——分形维数和特征尺度提出特征粗糙度的概念对界面轮廓进行表征。通过正交实验极差分析法,分析了工艺参数对IPMC界面特征粗糙度的影响情况,发现主次顺序为:砂型>浸泡还原镀次数>喷砂压强=喷砂时间。此外,通过数据分析表明随着界面特征粗糙度增加,IPMC电容和尖端位移整体上都呈现增大的趋势。本文对IPMC粗糙界面的研究结论,对IPMC粗糙界面表征、建模仿真和工艺改进提供了重要的参考依据和研究基础,将推动IPMC在工程上的进一步应用。