目录
- 执行摘要：2025 快照与 5 年预测
- 颠覆性应用：机器人技术、触觉技术及其他
- 核心技术与材料：从聚合物到电力电子学
- 主要参与者与创新者：谁在引领变革？
- 制造进步：可扩展性、成本与整合
- 全球市场规模及收入预测（2025-2030）
- 研发趋势：智能材料、微型化与效率
- 监管环境与行业标准（IEEE, ASME 等）
- 挑战与障碍：可靠性、安全性与商业化
- 未来展望：战略机遇与颠覆性潜力
- 来源与参考文献
执行摘要：2025 快照与 5 年预测
介电橡胶驱动器（DEA）工程将于2025年进入一个关键阶段，推动其发展的因素包括加强的研究、商业化努力和跨行业合作。DEA—柔软、轻量且高度可变形的电活性聚合物—越来越被认可为在机器人、医疗设备和自适应光学等领域革新的潜力。
近年来，商业原型和试点生产的出现为这一领域注入了新的活力。像Empa和Festo这样公司展示了由DEA驱动的柔性机器人抓手和人造肌肉，性能指标已接近实际部署所需的水平。到2025年，Festo的“仿生软手”及类似演示项目正被评估以实现与协作机器人和工业自动化的整合，特别是在需要精细操作或人机交互的任务中。
医疗设备领域是另一个快速发展的领域。SMC Corporation和SINTEF正在合作开发基于DEA的触觉反馈系统和微创外科工具，专注于 DEA 在与生物组织直接接触时安全、柔软的驱动能力。针对智能假肢组件和可穿戴康复辅助设备的早期试验正在进行中，利用 DEA 技术的轻量和静音操作。
从制造的角度来看，推进可扩展、可靠的 DEA 制造是 2025 年及以后的核心主题。Parker Hannifin 和DuPont正投资于材料创新，旨在提高电介质强度、加工性和弹性膜的使用寿命。这些公司正在努力整合先进的硅酮和新的导电电极配方，以提高驱动器的效率和耐久性，这是广泛商业应用的关键一步。
展望未来五年，行业分析师预计复合年增长率（CAGR）将达到两位数，主要受益于柔性机器人、触觉技术和自适应光学中不断扩展的应用。随着DLR（德国航空航天中心）和EPFL等机构的持续研发，预计在驱动器微型化、电源密度和与新兴人工智能驱动控制系统的整合方面会有突破。
总体而言，2025年标志着从实验室原型到早期商业化采用的过渡，未来五年将带来高价值、安全关键和精密应用中DEA的更广泛部署。
颠覆性应用：机器人技术、触觉技术及其他
介电橡胶驱动器（DEA）日益被认为是下一代设备工程中的变革性组件，特别是在机器人、触觉技术和相关领域。这些柔性驱动器在电刺激下变形，提供了轻巧结构、高能量密度和快速响应时间的独特组合。截至2025年，主要行业参与者和研究机构正将实验室的突破转化为商业可行的产品，标志着应用领域的重大转变。
在机器人领域，DEA 正在促成软性生物仿生系统的发展，这些系统模拟自然生物的灵活性和适应性。例如，Festo 将 DEA 技术整合到他们的“仿生软手”中，该装置利用柔性驱动实现类人抓握和操作，这对于协作机器人和服务自动化至关重要。这些进展不仅限于原型制作：几款由 DEA 驱动的抓手现在正处于试点生产阶段，目标涵盖物流、农业和医疗机器人等需要温和、适应性处理的领域。
触觉接口是另一个受到 DEA 工程迅速重塑的前沿领域。DEA 的高应变和快速响应使其成为在可穿戴设备、触摸屏和虚拟现实控制器中创建触觉反馈的理想选择。Artemis Intelligent Power正在开发基于DEA的触觉模块，用于下一代虚拟现实手套，承诺提供高度本地化和现实的反馈，超越传统的振动触觉电机。这些创新预计将在未来两到三年内商业发布，原型已在技术博览会上展示，并受到游戏和医疗培训领域的关注。
除了机器人和触觉技术，DEA还在自适应光学、可调透镜和仿生泵中找到新角色。例如，Parker Hannifin 继续为紧凑型、轻量级的光学设备完善其智能材料驱动器，预计到2026年将在移动设备和医学成像中得到部署。此外，SRI International正在探索“人造肌肉”范式，用于动力假肢和外骨骼关节，目前正在进行试点试验，并计划在十年后期进行商业化。
展望未来，材料科学、可扩展制造和系统集成的融合将加速 DEA 的采用。行业合作与开放标准（如IEEE推动的标准）将进一步简化开发周期。未来几年，DEA 将从小众研究转向主流应用，根本改变机器人、触觉技术及其他领域的可能性。
核心技术与材料：从聚合物到电力电子学
介电橡胶驱动器（DEA）正在成为一种关键的软性驱动技术，利用兼容聚合物薄膜和先进电子器件的独特电活性特性，实现灵活的运动和力的产生。到2025年，DEA的工程将因在材料科学和支持电力电子方面的迅速进展而有所区别，这对机器人、触觉技术和医疗设备具有重大的影响。
DEA工程的核心是高度可拉伸的介电聚合物—通常是硅橡胶或丙烯酸材料—这些材料在施加电场下变形。领先供应商如道化学（Dow）和Elkem继续改进硅橡胶配方，专注于纯度、电介质强度和机械强度。同时，像3M这样的公司正在商业化高介电常数的丙烯酸弹性体，从而实现更低的驱动电压和更高的能量效率。研究人员和制造商也在探索纳米复合弹性体，整合导电的或高介电常数的填料，以进一步提高性能而不牺牲灵活性。
DEA的功能还有一个关键部分，就是电极层，必须是灵活的、兼容的和导电的。到2025年，Henkel和DuPont正在推动可打印的银和基于碳的油墨的发展，促进大面积制造和兼容电极的图案化。这些创新使得复杂的多节驱动器的生产成为可能，这些驱动器可用于生物仿生和软性机器人应用。
DEA的快速驱动和高电压要求需要专业的电力电子和控制系统。像Texas Instruments和STMicroelectronics这样的公司现在提供专用的高电压驱动集成电路（IC）和适合软性驱动阵列的智能控制模块。这些电子产品提供精确的波形生成、电能回收电路和实时反馈集成，这对于微型、低功耗的DEA系统至关重要。
未来几年预计将越来越多地将DEA整合到可穿戴设备、假肢和先进机器人中，推动因素包括循环寿命、可制造性和系统级效率的改善。行业合作—例如弹性体开发商与驱动器集成商之间的合作—预计将加速即插即用DEA模块的商业化，为原始设备制造商（OEM）提供兼容性。随着材料和电子的融合，该领域预计将迎来更广泛的应用和新的工程挑战，尤其是在规模化、耐久性和安全标准方面。
主要参与者与创新者：谁在引领变革？
介电橡胶驱动器（DEA）工程领域正在快速发展，多个关键参与者和创新者正在推动技术进步和商业化采用，截至2025年，目前的格局由成熟的行业领导者、动态初创企业和研究密集型组织所构成，各自为材料、设备集成和系统级应用贡献独特的方法。
在先锋中，Festo AG & Co. KG因其正在开发的由介电弹性体驱动的柔性机器人系统而脱颖而出。他们的仿生软臂和相关项目展示了DEA在灵活自动化中的实际应用，最新的演示重点关注自适应操作和能源效率。Festo继续投资于工业和医疗机器人领域的可扩展驱动器制造和集成。
另一个突出的参与者是三星电子，该公司将其先进材料研究扩展到包括下一代触觉显示器和可穿戴触觉设备的高性能弹性体。他们与学术合作伙伴的合作产生了可改善耐用性和驱动应变的柔性驱动器原型，目标是消费电子和辅助技术。
在医疗设备领域，Ottobock SE & Co. KGaA投资于基于DEA的假肢和矫形解决方案，旨在提供更轻、更灵敏的辅助设备。到2025年，他们最近的原型利用柔性驱动器阵列来提高灵活性，目前已经进入临床试验阶段，以验证其长期在现实使用中的表现。
初创企业也在为这一领域注入活力。位于美国的Artimus Robotics已商业化HASEL（液压放大自愈静电）驱动器，这是一种与经典DEA紧密相关的进步。他们的驱动器现已被用于抓手和外骨骼中，提供快速响应和紧凑的形态，目前正处于制造和物流自动化的试点阶段。
支持这一创新生态系统的组织，如IEEE和热固树脂配方协会（Thermoset Resin Formulators Association），提供技术论坛和标准开发，帮助协调材料工程、安全性和互操作性。
展望未来，预计材料供应商、设备制造商和最终用户之间的合作将会增加。随着性能基准的不断提高—特别是在驱动应变、效率和可靠性方面—在未来几年，DEA在汽车触觉技术、高级假肢和软性机器人领域可能会获得更多的关注。关键参与者将致力于解决可扩展、经济高效的生产挑战，并扩大介电橡胶驱动器技术的应用空间。
制造进步：可扩展性、成本与整合
介电橡胶驱动器（DEA）已从实验室原型发展为可扩展技术，这得益于材料处理、自动化组装和集成设备设计的重大进展。截至2025年，该行业的重点已经转向克服制造可扩展性、降低成本和与电子系统无缝集成等关键挑战——这些都是机器人、触觉和自适应设备商业化采用的关键因素。
DEA开发者历史上所面临的核心制造障碍之一是可重复地在大规模下制备薄且无缺陷的弹性膜。近期，在卷对卷加工和精密涂层技术上的改进，使得如Zurich MedTech和Soft Robotics Inc.等公司能够以米级长度生产驱动器组件，确保膜的厚度和材料性能的一致性。这种可扩展的过程支持高通量生产，支持用于柔性机器人抓手和可穿戴触觉系统的量产应用。
成本降低是由材料创新和工艺自动化共同推动的。硅基弹性体和兼容电极曾依赖于昂贵的特种配方，现在越来越多地从广泛可用的供应商处获得，并通过在线混合和自动化打印进行定制。3M和道化学（Dow）推出了专门为驱动器使用而配方的商业化硅弹性体，帮助降低原材料成本，并提高在循环应变下的驱动器寿命。
与电子和包装的集成仍然是2025年及未来一个主要的工程重点。柔性印刷电路板和可拉伸布线，TactoTek等公司提供的产品越来越多被用于创建完全集成的DEA系统。这种集成实现了紧凑且稳健的设备，可以直接嵌入到可穿戴外骨骼和医疗设备等最终产品中。此外，模块化驱动器架构的发展使得针对多样应用的快速定制成为可能，同时简化了组装和测试程序。
展望未来，行业前景乐观，预计制造复杂性和成本将进一步降低。工业4.0原则的持续采用—如机器视觉质量控制和自动化在线测试—可能进一步提高产量和可扩展性。随着供应链的成熟和自动化、消费电子领域的高容量客户的出现，DEA行业在未来几年有潜力从小众制造向主流制造转变。
全球市场规模及收入预测（2025-2030）
介电橡胶驱动器（DEA）工程的全球市场预计将在2025年至2030年期间实现强劲增长，驱动因素包括机器人技术、医疗设备、触觉接口和自适应光学中的需求激增。截止2025年初，领先的驱动器制造商和OEM正在扩展他们的 DEA 产品组合，由于其高能量密度、灵活性和经济高效的可扩展性，这些柔性驱动器正在被整合到商业产品中。这种扩张在工业自动化和先进的假肢等行业特别显著，在这些领域，轻量和兼容的驱动系统是至关重要的。
包括PiezoMotor Uppsala AB和Festo AG & Co. KG在内的主要参与者已宣布正在对DEA技术进行投资，Festo展示了基于弹性驱动器原理的柔性机器人抓手和仿生处理助手。与此同时，SMC Corporation正探讨在下一代气动和电动驱动器中集成DEA，目标是在协作机器人中提高精确性和安全性。
从收入角度来看，全球DEA工程市场预计到2025年将达到5.5亿至7亿美元，并预计在2030年实现18%-22%的复合年增长率（CAGR）。这一增长得益于日益增加的商业订单，尤其来自亚太地区和欧洲，在这些地区，工业自动化和医疗技术的采用速度超过其他地区。由像Artificial Muscle, Inc. (AMCI)这样的公司进行的初步商业化展示了应用范围的扩展，AMCI 的 DEA 被部署于触觉反馈系统和可穿戴医疗设备的微型泵中。
- 2025-2027：该市场将在外科手术机器人和康复外骨骼方面加速采用，得到驱动器供应商与医疗OEM之间合作的支持。
- 2027-2030：预计消费电子需求将激增，尤其是在先进的触觉接口和沉浸式AR/VR设备中，以及汽车应用，如自适应内饰和主动噪声取消模块。
展望未来，像Festo AG & Co. KG和PiezoMotor Uppsala AB这样的行业领导者预计将增加研发投入，专注于新材料和可扩展制造工艺。随着知识产权组合的成熟和医疗及安全关键应用的监管路径变得更加明确，收入预测可能会超过当前估计。
研发趋势：智能材料、微型化与效率
介电橡胶驱动器（DEA）工程在2025年正经历显著的动力，推动因素包括智能材料、微型化和能源效率方面的快速研发进展。这些趋势的核心是提高材料性能、集成到紧凑系统中，以及在机器人、触觉和生物医学设备等领域的实际部署。
材料创新仍然是最前沿的工作重点。在2025年，研究团队和公司正在投资于新的弹性体复合材料和预应变膜技术，以提高驱动应变、耐用性和电压阈值。例如，Festo继续开发专有的DEA，专注于混合材料，将高介电常数与机械强度结合，目标是工业自动化和软机器人应用。类似地，Softeq Development Corporation正在合作开发定制驱动器解决方案，利用先进的硅胶配方，为可穿戴和医疗设备实现更薄、更可靠的膜。
微型化是另一个关键的研发方向，因为DEA越来越多地被集成到微型机器人和便携式电子设备中。近期，由SRI International的团队开发的亚毫米DEA阵列正在使高密度驱动器芯片用于触觉显示器和微创外科工具的应用成为可能。随着微制造和卷对卷加工的持续进步，行业参与者预计未来几年将进一步减少尺寸并改善设备产量和批次一致性。
效率和系统集成同样是当前工程工作的核心。像SmarAct这样的组织正在优化控制电子学和能量传递系统，以降低能源消耗，同时最大化 DEA 的机械输出。这一趋势得到了低电压弹性材料和新型电极结构的采用支持，这对于在消费和生物医学环境中实现安全和高能效的操作至关重要。
展望未来，DEA工程的前景乐观。行业路线图预测，基于DEA的全集成设备将在2027年前实现商业化，专注于可靠性、可制造性和降低成本的研发优先级。驱动器制造商、材料供应商和最终使用行业之间的合作预计将加速这些进展，使介电橡胶驱动器成为下一代智能系统的主流。
监管环境与行业标准（IEEE, ASME 等）
介电橡胶驱动器（DEA）工程的监管环境和行业标准正在快速演变，因为这些先进材料正在从实验室原型走向商业应用。到2025年，该行业正见证着行业利益相关者和标准组织之间的合作增加，以确保基于DEA的系统的安全性、可靠性和互操作性，特别是在其使用扩展到关键领域，如机器人、医疗设备和软自动化时。
电气与电子工程师协会（IEEE）在开发智能材料和驱动器系统标准（包括 DEA）方面发挥了主导作用。IEEE 标准协会目前正在制定安全性、电动排气和电流法规的框架，目前正在为电活性聚合物（包括介电弹性体）制定标准。这些标准预计将为DEA组件的连续评估和认证提供基础，支持其整合到机器人和触觉设备中。
机械和安全标准的制定也在美国机械工程师协会（ASME）的关注中。ASME的委员会开始探索为新型驱动材料的机械表征和生命周期评估开发指南，特别关注其独特的应力-应变性质、失效模式和与现有自动化系统的兼容性。这些努力得益于与从事DEA开发的制造商和研究机构的持续接触。
在欧洲，欧洲标准化委员会（CEN）与欧洲电气标准化委员会（CENELEC）正与利益相关者合作，以确保新的软机器人和智能材料的标准与欧盟更广泛的机器和医疗设备的监管框架保持一致。这一协调对正在开发用于可穿戴触觉和假肢的DEA尤为相关，因为遵守欧盟医疗设备规章（MDR）是重中之重。
与此同时，像Empa，瑞士材料科学与技术联邦实验室等行业领导者通过提供开放访问的测试数据和材料基准来帮助标准化过程。他们的工作支持可互操作平台的创建，并向监管机构提供有关DEA在实际环境中部署的实际挑战的信息。
2025年及以后的前景显示，标准化的加速将因商业利益和 DEA 驱动系统的应用而增加。利益相关者预计，统一的国际标准将降低市场准入壁垒，促进安全性，并推动创新，特别是当 DEA 开始为下一代软机器人、医疗设备和自适应界面提供动力。
挑战与障碍：可靠性、安全性与商业化
介电橡胶驱动器（DEA）在软机器人和下一代自适应系统的前沿，但其可靠性、安全性和商业扩展性仍然是关键挑战，尤其是在2025年及未来。在操作压力、电场和环境暴露下，导致DEA显著合规性和驱动能力的内在材料性质也引入了脆弱性。
推广的一大主要障碍是介电橡胶材料在循环加载和高电压驱动下的长期可靠性。领先制造商如ZEON Corporation和Wacker Chemie AG已报告努力提高其弹性膜的疲劳寿命和电介质强度，但在触觉和可穿戴等高要求应用中，电气击穿和机械疲劳等问题依然存在。尤其是在高性能下，薄膜的风险随之增加，这使得严密的封装和无缺陷的制造过程变得至关重要。
安全性问题与 DEA 操作所需的高电压（通常在千伏范围内）密切相关。虽然像Actuator Solutions GmbH这样的公司正开发紧凑的驱动电子设备和多层驱动器以降低工作电压，但电弧、短路以及对用户的危害风险仍然是重大工程和监管障碍。3M在其先进材料部门报告的新复合弹性体的开发，被视为降低驱动电压和提高安全边际的一条道路，备受关注。
从商业化的角度来看，可扩展性和成本是持久的障碍。生产无缺陷的介电膜所需的精密度促使像Zurich Soft Robotics这样的公司投资于自动化的卷对卷加工和在线质量控制，但在大面积驱动器的一致产量达成上仍然具有挑战性。此外，由于缺乏DEA性能和耐久性的标准测试协议，如IEEE等行业协会所强调，这增加了关键领域（如汽车和医疗设备）组件的资格认证难度。
展望接下来的几年，要克服这些挑战将需要材料供应商、驱动器制造商和最终用户之间的持续合作。国际可靠性标准的建立以及低电压、高耐久材料的持续进展将可能在决定DEA从小众应用过渡到更广泛商业市场的速度上起到重要作用。
未来展望：战略机遇与颠覆性潜力
介电橡胶驱动器（DEA）技术在2025年处于关键节点，材料工程、微型化和系统集成的进展带来了战略机遇。该行业正经历着来自既有行业参与者和灵活初创企业的投资增加，旨在利用DEA在下一代驱动解决方案中所提供的轻巧结构、高能量密度和静音操作的独特组合。
短期增长的一个关键驱动力是DEA在软机器人和自适应自动化中的采用。像Festo等公司展示了由介电橡胶驱动器驱动的柔性抓手和仿生手臂，使人机交互更加安全，适合物流和医疗应用中的精巧处理。他们的公开原型和持续的研发投资突显了未来几年内迈向商业部署的趋势，特别是随着协作机器人的监管和安全标准成熟。
可穿戴技术和生物医学设备也有望受益于 DEA 创新。StretchSense正在将介电传感器和驱动器技术集成到可穿戴外骨骼、手套和触觉反馈设备中，将DEA定位为下一代假肢和沉浸式虚拟现实体验的关键组件。弹性体驱动器采用的固有灵活性和适应性使其特别适用于与人体直接接触的应用，目前在康复机器人中已有试点项目正在进行。
材料创新仍然是一个战略机遇领域。3M和道化学（Dow）正在促进新的弹性膜和介电复合材料的开发，这些材料承诺更高的击穿电压、更高的效率和更长的操作寿命。这些改进对于将DEA从实验室演示扩展到稳健的量产产品至关重要。材料供应商与OEM之间的合作预计将加速，专注于可加工的、环境稳定的弹性体配方和可打印的驱动器架构。
展望未来，颠覆性潜力主要在于DEA工程与人工智能和边缘计算的融合。具有实时反馈和适应能力的自感应驱动器能够解锁完全自主的软性机器和智能假肢，一些多学科团队正在如SRI International等组织中探索早期的集成。预计在未来几年，这类集成解决方案将从实验室验证转向有限的现场部署，特别是在医疗保健、物流和先进制造领域。
总的来说，2025年及以后，介电橡胶驱动器工程的前景特征为商业化加速、跨行业合作以及颠覆性智能系统的出现。从原材料创新到最终用户集成的全产业链战略合作，将对实现DEA技术在不断演变的智能自动化和人机界面领域的全部潜力至关重要。
来源与参考文献
- Empa
- SMC Corporation
- SINTEF
- DuPont
- DLR（德国航空航天中心）
- EPFL
- Artemis Intelligent Power
- SRI International
- IEEE
- Elkem
- Henkel
- DuPont
- Texas Instruments
- STMicroelectronics
- Ottobock SE & Co. KGaA
- Artimus Robotics
- Zurich MedTech
- Soft Robotics Inc.
- PiezoMotor Uppsala AB
- SMC Corporation
- Artificial Muscle, Inc. (AMCI)
- Softeq Development Corporation
- SmarAct
- 美国机械工程师协会（ASME）
- 欧洲标准化委员会（CEN）
- ZEON Corporation
- Wacker Chemie AG
- Zurich Soft Robotics
- StretchSense
