韩国研究团队利用3D打印技术成功开发出高拉伸性碳纳米管复合材料。这项突破为柔性电子设备和可穿戴健康监测装置的发展提供了新的技术路径。碳纳米管复合材料在保持良好导电性的同时实现了优异的机械性能。

首尔国立科技大学机械系统设计工程系Keun Park教授与Soonjae Pyo副教授领导的研究团队采用大桶光聚合3D打印工艺，制备出具有优异性能的碳纳米管复合材料。该研究成果已发表于《复合结构》期刊。

研究团队通过将多壁碳纳米管均匀分散到脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯树脂中，制备出适用于3D打印的纳米复合油墨。碳纳米管浓度在0.1%至0.9%重量百分比范围内调整，采用超声波搅拌确保分散均匀性。研究人员对油墨特性进行系统分析后确定了最佳打印参数。

实验结果显示，含有0.9%碳纳米管的复合材料表现出最优异的综合性能。该材料在断裂前可拉伸至原始长度的223%，同时保持1.64×10⁻³ S/m的电导率水平。这种碳纳米管复合材料还实现了0.6毫米的打印精度，显示出良好的加工适应性。

研究团队利用优化的碳纳米管复合材料制造了基于三重周期极小曲面结构的压阻传感器。该传感器展现出高灵敏度和稳定性能，被成功集成到智能鞋垫装置中。智能鞋垫平台能够实时监测足底压力分布，准确识别不同的人体动作和姿势变化。

Park教授表示：“我们的新型碳纳米管纳米复合材料专门针对基于VPP的工艺进行了优化，可以制造高度复杂的3D结构。我们还使用这些材料增材制造了新型压阻传感器，并将其集成到可穿戴健康监测设备中。”

Pyo教授补充道：“我们研发的智能鞋垫装置展示了我们碳纳米管纳米复合材料在3D打印下一代高拉伸性和导电性材料方面的潜力。我们相信，这些材料对于可穿戴健康监测器、柔性电子产品和智能纺织品来说将是不可或缺的。”

这项研究证实了3D打印技术在制备功能性碳纳米管复合材料方面的可行性。碳纳米管复合材料的成功开发为柔性电子领域提供了新的材料选择，特别是在需要复杂结构和定制化设计的应用场景中展现出独特优势。

更多信息： Jiwan Kang 等，《光聚合增材制造高拉伸碳纳米管纳米复合材料用于三维结构传感器应用》，《复合结构》(2025)。