基于DLP 3D打印的离子导电多孔聚合物及其在多功能可定制柔性应变/应力传感器中的应用

为解决柔性传感器机械性能不足、导电填料分散不均及制造工艺复杂等问题，研究人员通过结合硫醇-烯点击化学与数字光处理（DLP）技术，开发了一种离子导电多孔聚合物墨水。该技术实现了高精度快速成型，制备的传感器兼具优异力学性能、环境稳定性和多重传感功能（应变/应力），可定制为腕带、戒指等可穿戴设备，应用于手势识别、运动监测等领域，为人工智能和疾病辅助提供了新思路。

　　

柔性电子技术近年来虽发展迅猛，但传统传感器仍面临三大瓶颈：硅基/塑料基底机械性能差、金属/碳材料导电填料易老化分层、光刻/静电纺丝等工艺成本高且难以精密调控。这些缺陷严重限制了其在健康监测、电子皮肤等领域的应用。如何通过材料与技术的协同创新突破性能桎梏，成为学界焦点。

广东某高校团队在《Polymer》发表研究，提出将硫醇-烯点击化学与数字光处理（DLP）3D打印技术融合，开发了以聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）、季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯（PETMP）和离子液体[BMiM]Cl为核心的导电墨水。该体系通过聚合诱导相分离形成双连续结构：聚合物富集相提供力学支撑，贫聚合物相构建微孔通道促进离子迁移。离子-偶极相互作用则有效防止离子液体渗漏，使传感器兼具高导电性（0.12 S/m）和循环稳定性（500次加载后信号衰减<5%）。

研究采用四大关键技术：1）基于DLP的微米级精度打印实现复杂结构定制；2）硫醇-烯点击化学实现低收缩率（7.6%）快速固化；3）乙醇/离子液体二元致孔剂诱导相分离形成多级孔；4）离子-偶极相互作用稳定导电网络。人体试验经志愿者知情同意。

材料表征
流变测试显示墨水粘度（35 mPa·s）适配DLP打印，光固化效率达92%。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实硫醇-烯反应完全，残留双键<3%。

多孔结构调控
扫描电镜（SEM）显示孔径分布5-50μm，孔隙率68%。相比冻干法，相分离形成的贯通孔道使离子迁移率提升3倍。

传感性能
传感器灵敏度（GF=2.1）优于多数丙烯酸酯基器件，响应时间<100ms。压力检测限低至50Pa，可区分笔迹笔画顺序。

应用验证
定制化戒指传感器能识别10种手语动作（准确率94%），腕带传感器可实时监测桡动脉搏动。

该研究创新性地将点击化学与增材制造结合，突破了传统柔性传感器“性能-工艺”难以兼得的困境。微孔结构设计使模量降低至人体软组织水平（0.5MPa），离子导电机制避免了填料分散问题。值得注意的是，硫醇-烯体系对氧阻聚不敏感的特性，使其在露天打印场景中更具优势。未来通过调控单体功能度（如四硫醇PETMP），可进一步优化材料韧性与自修复性能，为智能假肢、远程医疗等场景提供新范式。