介电弹性体(Dielectric elastomers,DEs)作为典型的电活性软材料,具有“小激励,大变形”的优势,并且具有响应速度快、轻质、廉价等特点,在柔性驱动、传感等新兴领域展现出巨大的应用潜力。本文以介电弹性体材料作为主要研究对象,首先综述了介电弹性体在力电耦合物理场中的基本理论,阐述了自由能模型。随后介绍了介电弹性体的有限元建模计算,使用ANSYS有限元对介电弹性体驱动器进行计算,为后续工作进行铺垫。在进一步研究中探究了材料厚度、预拉伸量对介电弹性体击穿场强的影响,给出了PDMS DMS-V35的击穿场强与厚度、预拉伸之间的经验关系,理论分析结果和实验测试结果吻合良好;阐述了介电弹性体力电耦合过程中的主要失效形式以及能量转换机理,采用Gent应变能模型,在等双轴变形模式下,考虑四种失效形式,讨论了介电弹性体俘能器的许用区域和系统收集的最大能量。高驱动电压一直是限制介电弹性体材料发展和应用的障碍之一,因此如何制备具有高介电常数、低驱动电压的介电弹性体材料是目前的研究热点。将液态金属Galinstan与Ecoflex基体进行掺杂,制备了掺杂液态金属的介电弹性体材料(Liquid metal embedded elastomers,LMEEs),这种材料具有高介电常数、低弹性模量,相对于传统Ecoflex,其介电常数增加了110%,达到13,而其弹性模量只略有增加。随后通过实验,重点研究了基于LMEEs圆形驱动器的电致变形,实验表明在液态金属与硅橡胶质量比取3:1时,可获得92%的面积应变,验证了LMEEs作为柔性驱动器材料的可行性,并且掺杂液态金属后,驱动电压显著降低。此外,开展了基于LMEEs柔性应变传感器的应用研究,理论模型预测结果和实验结果吻合性较好,实验结果表明,该传感器线性度良好,测量精度高。本文工作为LMEEs作为柔性换能器材料提供了理论依据,为实际器件设计提供了重要指导意义。