近日，中国热科院加工所天然橡胶新材料创制团队在液态金属/碳纳米管/天然胶乳复合墨水制备及3D打印柔性传感器研究方面取得新进展。研究团队创新性地将液态金属（LM）与碳纳米管（CNTs）复合并分散于天然胶乳中，结合物理浓缩策略，成功开发出适用于直写式3D打印的高导电、高拉伸、高耐久性柔性传感器墨水，为天然橡胶高值化利用和可穿戴柔性电子制造提供了新思路。
图1. 复合墨水制备流程及直写式3D打印成型示意图
天然橡胶作为热带地区的“白色黄金”，长期以来主要应用于轮胎等传统领域，附加值提升面临瓶颈。随着柔性电子、软体机器人和可穿戴健康监测系统的快速发展，如何将天然橡胶从传统大宗材料转型为先进功能材料，成为行业关注的焦点。然而，要将高导电性的液态金属填料与天然橡胶基体完美结合，并赋予其适合3D打印的流变特性，面临着液滴聚并、导电通路构建困难以及体系屈服应力不足等多重技术壁垒。针对这一关键难题，研究团队巧妙地以预硫化天然胶乳为弹性基体，通过“超声分散+界面锚定”技术，成功将碳纳米管包裹在液态金属液滴表面，构建了稳定的LM/CNTs复合导电网络；随后，引入高吸水性聚合物辅助浓缩工艺，将体系固含量一举提升至70%以上。这一工艺不仅有效避免了化学交联对材料性能的破坏，更显著增强了墨水的屈服应力和剪切稀化特性，使其更加适配直写式3D打印工艺。基于该墨水3D打印制备的柔性应变传感器展现出优异的传感性能，在440–500%应变范围内最大灵敏系数（GF）达到28，检测范围覆盖0–500%应变，且经过1000次循环拉伸后信号保持稳定。在实际应用演示中，该传感器对人体手指、手腕、肘部及膝盖等多部位运动均能实现快速、可重复的电阻响应，在可穿戴运动监测领域展现出良好的应用前景。
图2. 3D打印柔性传感器在人体运动监测中的应用展示
相关研究成果以“A liquid metal/CNTs/natural rubber composite ink for 3D printing highly conductive, stretchable, and durable wearable sensors”为题，发表于期刊《Industrial Crops & Products》。联合培养硕士研究生姬旭为论文第一作者，牡丹江师范学院邵艳秋教授和热科院加工所陶金龙研究员为共同通讯作者。该研究获得海南省重点研发项目和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2026.123493
近日，中国热科院加工所天然橡胶新材料创制团队在液态金属/碳纳米管/天然胶乳复合墨水制备及3D打印柔性传感器研究方面取得新进展。研究团队创新性地将液态金属（LM）与碳纳米管（CNTs）复合并分散于天然胶乳中，结合物理浓缩策略，成功开发出适用于直写式3D打印的高导电、高拉伸、高耐久性柔性传感器墨水，为天然橡胶高值化利用和可穿戴柔性电子制造提供了新思路。
图1. 复合墨水制备流程及直写式3D打印成型示意图
天然橡胶作为热带地区的“白色黄金”，长期以来主要应用于轮胎等传统领域，附加值提升面临瓶颈。随着柔性电子、软体机器人和可穿戴健康监测系统的快速发展，如何将天然橡胶从传统大宗材料转型为先进功能材料，成为行业关注的焦点。然而，要将高导电性的液态金属填料与天然橡胶基体完美结合，并赋予其适合3D打印的流变特性，面临着液滴聚并、导电通路构建困难以及体系屈服应力不足等多重技术壁垒。针对这一关键难题，研究团队巧妙地以预硫化天然胶乳为弹性基体，通过“超声分散+界面锚定”技术，成功将碳纳米管包裹在液态金属液滴表面，构建了稳定的LM/CNTs复合导电网络；随后，引入高吸水性聚合物辅助浓缩工艺，将体系固含量一举提升至70%以上。这一工艺不仅有效避免了化学交联对材料性能的破坏，更显著增强了墨水的屈服应力和剪切稀化特性，使其更加适配直写式3D打印工艺。基于该墨水3D打印制备的柔性应变传感器展现出优异的传感性能，在440–500%应变范围内最大灵敏系数（GF）达到28，检测范围覆盖0–500%应变，且经过1000次循环拉伸后信号保持稳定。在实际应用演示中，该传感器对人体手指、手腕、肘部及膝盖等多部位运动均能实现快速、可重复的电阻响应，在可穿戴运动监测领域展现出良好的应用前景。
图2. 3D打印柔性传感器在人体运动监测中的应用展示
相关研究成果以“A liquid metal/CNTs/natural rubber composite ink for 3D printing highly conductive, stretchable, and durable wearable sensors”为题，发表于期刊《Industrial Crops & Products》。联合培养硕士研究生姬旭为论文第一作者，牡丹江师范学院邵艳秋教授和热科院加工所陶金龙研究员为共同通讯作者。该研究获得海南省重点研发项目和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2026.123493
