随着人类逐渐步入智能化时代,生活中的所有一切变得“智能”起来,智能化不仅仅只包括计算机技术和人工智能的产生,而且还包含我们日常所用的各类材料的变更。众所周知,金属、木材、陶瓷等材料在人类社会中已经得到广泛应用,但是这些“硬材料”在仿生和医学等方面存在一定的局限性,因为自然界的生物材料大多以软材料为主,硬材料因为模量太大,不易变形等缺点很难达到生物相容性的要求。功能软材料(soft active material)是一种在受到外界刺激(电场、磁场、热场)后会产生相应的功能相应的主动材料。软材料有着大变形、快速响应、高能量密度、质量轻、廉价等优点,并且在仿生、医学、航天和新能源等领域有着先天的优势。本文主要研究了软材料器件设计及其力电耦合行为,首先基于充气薄膜结构,本文进行了一系列三维器件主动控制实验,寻求其潜在的应用价值。其次,由于软材料都具有粘弹性效应,在驱动过程中会有一定的迟滞,利用双稳态结构的跳跃性能,可以加速其响应速度,双稳态结构两个稳态之间的能量势垒使得介电高弹性体不需要持续电压来维持其驱动状态。最后,我们开发了一种新型的柔性机器人,不包含任何机械传动装置,几乎全部都由软材料组成。实现了其快速爬行、无声、转弯、爬坡等功能,并且非常能适应外界环境,可以承受1.5kN的压力并且继续工作。