电流变液 主要文章：电流变液 图3：离子聚合物-金属复合材料中的阳离子在没有电场的情况下随机取向。一旦施加电场，阳离子聚集到聚合物与阳极接触的一侧，导致聚合物弯曲。 电流变流体通过施加电场来改变溶液的粘度。该流体是聚合物在低介电常数液体中的悬浮液。[17] 随着大电场的施加，悬浮液的粘度增加。这些流体的潜在应用包括减震器、发动机支架和声学阻尼器。[17] 离子聚合物-金属复合材料 主要文章：离子聚合物-金属复合材料 离子聚合物-金属复合材料由表面镀有贵金属电极的薄离子聚合物膜组成。它还具有阳离子以平衡固定在聚合物骨架上的阴离子的电荷。[18] 它们是非常活跃的致动器，在低施加电压下表现出非常高的变形并且表现出低阻抗。离子聚合物-金属复合材料通过阳离子反离子和施加电场的阴极之间的静电吸引工作，示意图如图3所示。这些类型的聚合物显示出生物模拟用途的最大前景，因为胶原纤维基本上由天然带电离子聚合物组成。[19] Nafion和Flemion是常用的离子聚合物金属复合材料。[20] 刺激反应凝胶 刺激响应凝胶（水凝胶，当溶胀剂是水溶液时）是一种具有体积相变行为的特殊可溶胀聚合物网络。这些材料通过某些物理（如电场、光、温度）或化学（浓度）刺激的微小变化，可逆地改变其体积、光学、机械和其他特性。[21]这些材料的体积变化是通过膨胀/收缩发生的，并且是基于扩散的。凝胶在固态材料的体积上提供了最大的变化。[22]结合与微制造技术的良好兼容性，特别是刺激响应水凝胶，对于具有传感器和致动器的微系统来说，越来越令人感兴趣。目前的研究和应用领域是化学传感器系统、微流体和多模式成像系统。 电介质和离子EAP的比较 介电聚合物在直流电压下活化时能够保持其感应位移。[23]这允许将介电聚合物考虑用于机器人应用。这些类型的材料也具有高的机械能密度，并且可以在空气中操作而不会显著降低性能。然而，介电聚合物需要非常高的激活场（>10 V/µm），接近击穿水平。 另一方面，离子聚合物的活化仅需要1-2伏。然而，它们需要保持湿润，尽管一些聚合物已被开发为独立的封装活化剂，允许在干燥环境中使用。[19] 离子聚合物也具有低的机电耦合。然而，它们是生物模拟设备的理想选择。 刻画 虽然有许多不同的方法可以表征电活性聚合物，但这里只讨论三种：应力-应变曲线、动态机械热分析和介电热分析。 应力-应变曲线 主要文章：应力-应变曲线 图4：未受力的聚合物自发形成折叠结构，在施加应力时，聚合物恢复其原始长度。 应力-应变曲线提供了关于聚合物的机械性能的信息，例如聚合物的脆性、弹性和屈服强度。这是通过以均匀的速率向聚合物提供力并测量由此产生的变形来实现的。[24]这种变形的一个例子如图4所示。这项技术可用于确定材料类型（脆性、韧性等），但由于应力增加，直到聚合物断裂，这是一项破坏性技术。 动态机械热分析（DMTA） 主要文章：动态力学分析 两种动态力学分析都是一种无损技术，有助于在分子水平上理解变形机制。在DMTA中，向聚合物施加正弦应力，并基于聚合物的变形获得弹性模量和阻尼特性（假设聚合物是阻尼谐振子）。[24]弹性材料吸收应力的机械能，并将其转化为势能，势能稍后可以回收。理想的弹簧将使用所有势能恢复其原始形状（无阻尼），而液体将使用所有的势能流动，永远不会返回其原始位置或形状（高阻尼）。粘弹性聚合物将表现出这两种行为的组合。[24] 介电热分析（DETA） 主要文章：介电热分析 DETA类似于DMTA，但是施加交变电场而不是交变机械力。施加的电场会导致样品极化，如果聚合物含有具有永久偶极子的基团（如图2所示），它们将与电场对齐。[24]介电常数可以根据振幅的变化进行测量，并分解为电介质存储和损耗分量。位移电场也可以通过跟随电流来测量。[24]一旦场被移除，偶极子将松弛回到随机方向。 应用 图5：由EAP控制的手臂的卡通图。当施加电压（蓝色肌肉）时，聚合物会膨胀。当电压被去除（红色肌肉）时，聚合物返回到其原始状态。 由于易于加工许多聚合物材料，EAP材料可以很容易地制造成各种形状，使其成为非常通用的材料。EAP的一个潜在应用是，它们可以潜在地集成到微机电系统（MEMS）中，以生产智能致动器。 人造肌肉 EAP作为最有前景的实用研究方向，已被应用于人造肌肉。[25]它们以高断裂韧性、大致动应变和固有振动阻尼模拟生物肌肉运作的能力引起了该领域科学家的注意。[5] EAP甚至已经成功地被用于制作一种手。[25] 触觉显示器 近年来，“用于可刷新盲文显示器的电活性聚合物”[26]已经出现，以帮助视障人士进行快速阅读和计算机辅助通信。这个概念是基于使用以阵列形式配置的EAP致动器。EAP膜一侧的电极行和另一侧的列激活阵列中的单个元件。每个元件都安装有盲文点，并通过在所选元件的厚度上施加电压来降低，从而导致局部厚度减小。在计算机控制下，点将被激活，以创建代表要读取的信息的高低触觉模式。 图6：基于刺激响应水凝胶的4320（60x72）致动器像素组成的高分辨率触觉显示器。该设备的集成密度为每平方厘米297个组件。该显示器提供虚拟表面的视觉（单色）和物理（轮廓、浮雕、纹理、柔软度）印象。[27] 虚拟表面的视觉和触觉印象由高分辨率触觉显示器显示，即所谓的“人造皮肤”（图6）。[28]这些单片器件由数千个基于刺激响应水凝胶的多模式调制器（致动器像素）阵列组成。每个调制器都能够单独改变其传输、高度和柔软度。除了可以用作视障人士的图形显示器外，这种显示器作为触摸板和控制台的免费可编程键也很有趣。 微流体学 EAP材料在微流体方面具有巨大的潜力，例如作为药物递送系统、微流体设备和芯片实验室。文献中报道的第一种微流体平台技术是基于刺激响应凝胶。为了避免水的电解，基于水凝胶的微流体装置主要基于具有较低临界溶液温度（LCST）特性的温度响应聚合物，其由电热界面控制。已知两种类型的微泵，扩散微泵和位移微泵。[29]基于刺激响应水凝胶的微阀显示出一些有利的特性，如颗粒耐受性、无泄漏和出色的耐压性。[30][31][32]除了这些微流体标准组件外，水凝胶平台还提供了化学传感器[33]和一类新型微流体组件，即化学晶体管（也称为恒化器阀）。[34]如果达到某种化学物质的阈值浓度，这些装置会调节液体流量。化学晶体管构成了微机械流体集成电路的基础。“化学IC”专门处理化学信息，能源自给，自动运行，能够进行大规模集成。[35] 另一种微流体平台是基于离聚物材料。由这种材料制成的泵可以提供低电压（电池）运行、极低的噪音特征、高系统效率和高度准确的流速控制。[36]
