Die vorliegende Arbeit behandelt das Verhalten ionischer Polymer-Metall Kompositen (engl. IPMCs), wleche der Klasse elektroaktiven Polymere (intelligente Materialien) zugeorndet werden. Dieses Material besteht im Allgemeinen aus einer porösen Membran verbunden mit zwei elektrisch leitenden Elektroden. Anhand der Vorteile, wie zum Beispiel der Einsatz bei sehr niedrigen elektrischen Spannungen (< 5V) und großen Verformungen, werden diese als elektro-mechanische Wandler für Aktuator- und Sensor-Applikationen eingesetzt. Das betrachtete Material ist durch zwei wesentliche Komponenten (Festkörper und Flüssigkeit) gegeben. Der Festkörper besteht aus einem Polymer mit gebundenen Anionen und die Flüssigkeitsphase beinhaltet eine Lösung und freibewegliche Kationen. Um eine realitätsnahe Beschreibung dieses mehrphasigen Materials zu gewährleisten, wurde die Theorie Poröser Medien (TPM) herangezogen.

Im ersten Schritte wurde das elektro-chemische Modell entwickelt. Mit Hilfer thermodynamischer Betrachtungen, werden daraus die konstitutiven Gleichungen hergeleitet, welche die Bewegungsgleichungen der Flüssigkeit und der Kationen anhand der Darcy- und der erweiterten Nernst-Planck-Gleichung beschreiben. Die daraus resultierenden Modelle werden in einer Parameterstudie untersucht, um den Einfluss verschiedener physikalischen Materialparameter darzustellen. Basierend auf den Grundlagen des elektro-chemischen Modells wurde ein thermodynamisch konsistentes, gekoppeltes elektro-chemo-mechanisches Modell entwickelt, welches das Aktuator- und Sensor-Verhalten der IPMCs im Rahmen der Finiten-ELemente-Methode beschreibt.