智能軟致動器通常依靠相變材料、流體驅動或靜電吸引等方式來實現特定的運動從而具有模仿生物系統的能力并兼具較高的效率。其中的介電彈性體致動器（DEAs）通過在兩個電極之間的絕緣彈性體上施加電壓所產生的靜電力作為驅動力。由于相反電荷的吸引力減小了電場方向上的彈性體厚度，從而導致正交方向上的膨脹伸展。這種外部電場可以通過撤去施加在電極上的電壓而快速施加和移除，因此DEAs表現出快速的驅動速率和較大的能量密度，使其在軟機器人、智能醫療器械等領域展現了巨大的應用場景。

目前大多數DEAs是通過例如旋涂、順序機械組裝等平面方法制造，因此驅動時變形在平面內擴展，通過進一步加工這些平面結構可以轉變制造微彎曲致動器、滾動致動器等等。但是，這些裝置經常表現出受損循環和擊穿現象并且可實現形狀受限。相比之下，基于擠出式的墨水直寫（DIW）3D打印方法能夠以幾乎任意的幾何形狀快速設計和制造軟材料而被用來打印DEAs。

圖1  打印并封裝交叉型DEAs致動器策略

圖2  以納米炭黑作為填料的聚乙二醇聚醚砜低聚物電極材料性質及循環拉伸下的模量、電導率

對于介電材料的設計，研究人員采用聚氨酯二丙烯酸酯(PUA)低聚物作為基體，其中含有低分子量雙官能交聯劑丁二醇二丙烯酸酯(BDDA)和增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯(DOP圖3a)，并將打印完成的電極材料封裝于介電基質中。DOP不僅降低了電介質基質的未固化粘度使其利于其填充在印刷電極之間，而且降低了固化電介質基質的機械損耗角正切(tan δ)(圖3b)間接影響致動器的頻率響應。另外，DOP還可以在電擊穿后修復電介質基質而具有容錯性。擊穿事件發生后，DOP會從周圍區域擴散，使器件恢復正常工作狀態(圖3c)。

圖3  介電彈性體基質的改性設計

圖4 DIW直寫打印3D垂直交叉電極的DEAs及其驅動性能

圖5  多噴嘴打印互穿電極DEAs及旋轉致動器打印

表一DEAs可擴展制造方法的比較