首尔国立科技大学开发可3D打印的高性能碳纳米管油墨，用于智能健康监测

    2025年9月27日，韩国首尔国立科技大学的一个研究小组成功开发出专为增材制造优化的高拉伸性、导电性碳纳米管（CNT）纳米复合材料，并通过大桶光聚合 (VPP) 3D打印技术实现高精度制造。

 

技术研发背景

    聚合物基导电纳米复合材料，尤其是含有碳纳米管的复合材料，在柔性电子器件、软体机器人和可穿戴设备的开发中前景广阔。然而，碳纳米管（CNT）易于团聚，难以获得均匀的分散，因此难以加工。此外，传统方法也限制了对碳纳米管分布和形状的控制。

    为了克服这些挑战，研究人员正在转向3D打印技术方法，例如大桶光聚合这种方法具有出色的设计自由度和极高的打印精度。在这种方法中，使用光选择性地固化并硬化桶内油墨层，从而逐步构建3D物体。尽管这种方法有很多优点，但也带来了一些挑战。碳纳米管的存在会影响油墨的适印性和固化性能。此外，同时实现高拉伸性和导电性也是一项重大挑战。

突破碳纳米管分散与加工难题

       项目带头人之一Keun Park教授解释说：“我们的新型CNT纳米复合材料专门针对基于大桶光聚合的工艺进行了优化，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的压阻传感器，并将它集成到可穿戴健康监测设备中。 ”研究团队将多壁碳纳米管（MWCNT）均匀分散于脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯（AUD）树脂中，制备出CNT含量为0.1%至0.9%（重量百分比）的聚合物纳米复合油墨。通过超声波搅拌实现均匀分散，并系统评估油墨的打印适性，优化工艺参数。

      性能测试结果显示，含0.9%（重量百分比）CNT配方实现最佳性能平衡：新材料断裂伸长率高达223%，电导率达1.64 × 10⁻³ S/m，性能优于现有同类材料，且打印分辨率达到0.6毫米。
 

柔性压阻传感器与智能鞋垫应用验证

     为验证材料的实际应用潜力，研究团队基于优化的CNT纳米复合材料，3D打印了柔性TPMS结构的压阻传感器。该传感器展现出高灵敏度与可靠性，并被集成至智能鞋垫平台，实现了足底压力分布的实时监测及人体运动姿态识别。

     Park教授补充道：“我们开发的CNT纳米复合材料为基于VPP的3D打印工艺量身定制，能够制造高度复杂的3D结构。智能鞋垫设备的成功展示，证明了新材料体系在3D打印下一代高拉伸性与导电性材料中的巨大潜力，未来有望广泛应用于可穿戴健康监测、柔性电子与智能纺织品等领域。”