为了充分发挥可穿戴生物医学设备的潜力，需要新的材料。用碳纳米管（CNTs）制成的纳米复合材料是最有希望的选择之一，但由于制造方面的挑战，其应用一直难以实现。
近日，首尔科学技术大学的研究人员正在转向一些更高效和便捷的制造方法，如使用光固化成型（VPP）的3D打印技术来克服这些挑战，因为这种方法具有高度的设计自由度和打印精度。在这种方法中，光线被用来选择性地固化和硬化槽中的墨水层，逐步构建一个三维物体。
然而，这也带来了一些挑战——碳纳米管会影响墨水的可打印性和固化特性，而同时实现高拉伸性和电导率是一个主要障碍。
韩国首尔科学技术大学的一个研究团队已经在最近的一个项目中开始着手应对这些挑战。在朴坤教授和朴顺宰副教授的带领下，该团队利用光固化成型（VPP）3D打印技术制造出了具有高拉伸性和电导率的碳纳米管（CNTs）纳米复合材料。
“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，可以制造出高度复杂的3D结构，”Park说。
工程师们首先通过在树脂中添加多壁碳纳米管来制备聚合物纳米复合油墨，浓度范围为0.1%至0.9%。他们利用超声波搅拌混合物以使其均匀分散，然后分析制备好的墨水以确定最佳打印条件。
该团队使用各种墨水通过VPP方法制造出多种测试样品，然后测试了其机械和电气性能以及打印分辨率。测试结果表明，含有0.9%碳纳米管配方的纳米复合材料在性能上达到了最佳平衡——它可以在断裂前拉伸至原始长度的223%，同时仍能实现1.64×10?3西门子/米的电导率，超越了此前报道过的材料。
为了证明实际适用性，研究人员利用优化后的碳纳米管纳米复合材料制造出具有高灵敏度和可靠性能的压阻式传感器。这些传感器被集成到鞋垫中，使团队能够实时监测脚底的压力分布，用于检测不同的动作和姿势。
“开发的智能鞋垫设备展示了我们的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，”Pyo说，“我们相信这些材料将成为可穿戴健康监测设备、柔性电子设备和智能纺织品来说将是不可或缺的一部分。”
该项目的相关研究成果已发表在《Composite Structures》。（DOI：10.1016/j.compstruct.2025.119614）
