Miniature shape-morphing soft actuators driven by external stimuli and fluidic pressure hold great promise in morphing matter and small-scale soft robotics. However, it remains challenging to achieve both rich shape morphing and shape locking in a fast and controlled way due to the limitations of actuation reversibility and fabrication. Here, fully 3D-printed, sub-millimeter thin-plate-like miniature soft hydraulic actuators with shape memory effect (SME) for programable fast shape morphing and shape locking, are reported. It combines commercial high-resolution multi-material 3D printing of stiff shape memory polymers (SMPs) and soft elastomers and direct printing of microfluidic channels and 2D/3D channel networks embedded in elastomers in a single print run. Leveraging spatial patterning of hybrid compositions and expansion heterogeneity of microfluidic channel networks for versatile hydraulically actuated shape morphing, including circular, wavy, helical, saddle, and warping shapes with various curvatures, are demonstrated. The morphed shapes can be temporarily locked and recover to their original planar forms repeatedly by activating SME of the SMPs. Utilizing the fast shape morphing and locking in the miniature actuators, their potential applications in non-invasive manipulation of small-scale objects and fragile living organisms, multimodal entanglement grasping, and energy-saving manipulators, are demonstrated.

Soft shape-shifting materials offer enhanced adaptability in shape-governed properties and functionalities. However, once morphed, they struggle to reprogram their shapes and simultaneously bear loads for fulfilling multifunctionalities. Here, we report a dynamic spatiotemporal shape-shifting kirigami dome metasheet with high deformability and stiffness that responds rapidly to dynamically changing magnetic fields. The magnetic kirigami dome exhibits over twice higher doming height and 1.5 times larger bending curvature, as well as sevenfold enhanced structural stiffness compared to its continuous counterpart without cuts. The metasheet achieves omnidirectional doming and multimodal translational and rotational wave-like shape-shifting, quickly responding to changing magnetic fields within 2 milliseconds. Using the dynamic shape-shifting and adaptive interactions with objects, we demonstrate its applications in voxelated dynamic displays and remote magnetic multimodal directional and rotary manipulation of nonmagnetic objects without grasping. It shows high-load transportation ability of over 40 times its own weight, as well as versatility in handling objects of different materials (liquid and solid), sizes, shapes, and weights.