《ACS Applied Polymer Materials》：Cold Extrusion of Stretchable Liquid Metal–Polymer Composite Feedstock for Intrinsically Conductive 3D Printing
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软导电材料的增材制造可赋能柔性电子、传感器和机器人系统，但该技术往往受限于高温熔融加工、打印后活化步骤或会降低柔顺性的刚性导电填料。在此，研究人员引入了一种冷挤出策略来制备液态金属(LM)/热塑性弹性体复合材料的原料，克服了上述局限，实现了本征导电软结构件的增
软导电材料的增材制造可赋能柔性电子、传感器和机器人系统，但该技术往往受限于高温熔融加工、打印后活化步骤或会降低柔顺性的刚性导电填料。在此，研究人员引入了一种冷挤出策略来制备液态金属(LM)/热塑性弹性体复合材料的原料，克服了上述局限，实现了本征导电软结构件的增材制造。通过对聚合物基体进行轻度溶剂化，复合材料进入一种瞬态的油灰状加工状态，使其能够在无需高温的条件下挤出，同时保持高LM负载量(>60 vol %)和均匀的液滴分散。关键在于，研究人员利用挤出工艺固有的高剪切力驱动油灰中液滴的聚并，直接形成具有渗流导电网络的原料。连续挤出的LM/热塑性聚氨酯原料经造粒后，可直接通过高温挤出型3D打印制造成多维导电结构，无需热烧结、机械压花或二次导电填料。打印复合材料的电导率达到0.4–1.8×104 S/m，同时保持超过200%应变的可延展性，展示了一种同时实现可打印性、导电性和机械柔顺性的增材制造工艺流程。这些结果确立了导电热塑性弹性体复合材料增材制造的通用策略，可用于软电子和机器人系统的规模化制造。
**论文解读：冷挤出策略实现本征导电液态金属-聚合物复合材料的增材制造**
**研究背景与现存问题**
软体机器人和可穿戴电子设备的快速发展，推动了对兼具机械柔顺性与导电性的柔性聚合物复合材料的迫切需求。传统导电复合材料通常通过向软聚合物基体中引入刚性无机填料如银、铜颗粒和碳基添加剂来构筑导电网络，但其存在根本性权衡难题：在实现导电所需的高负载量下，刚性填料会显著损害基体聚合物的柔韧性和延展性，导致机械失效。液态金属(LM)以镓铟共晶合金(EGaIn)为代表，在室温下呈液态，其可变形液滴能与基体一同运动与拉伸，即使在高浓度下仍可保持复合材料的内在柔软性。尽管挤出加工因兼容规模化高通量制造和增材制造平台而极具吸引力，但现有策略面临关键瓶颈：热熔挤出受限于LM与热塑性弹性体(TPE)基体间的巨大粘度失配，而高溶剂化墨水方法需要大量溶剂及后续去除工序。此外，硅橡胶等热固性聚合物因永久交联不可再加工，难以转化为颗粒原料。因此，亟需一种可再加工、可扩展的导电TPE原料制备策略。
**研究内容与意义**
研究人员提出了一种冷挤出策略，以解决上述加工瓶颈。通过对热塑性聚氨酯(TPU)基体进行轻度溶剂化，使复合材料进入瞬态油灰状加工状态，从而可在室温下挤出并保持>60 vol %的高LM负载量和均匀的液滴分散。挤出过程中的高剪切应力驱动LM液滴变形、重构与聚并，将非导电油灰(6.8×10
?8 S/m)直接转化为本征导电的挤出原料(7.9×10
2 S/m)，且断裂应变>700%，无需打印后活化。挤出原料经造粒后可直接用于高温挤出型3D打印，打印件电导率达1.8×10
4 S/m（平行于打印方向），同时保持>200%应变。该研究发表在《ACS Applied Polymer Materials》。
**关键技术方法**
研究人员采用Covestro Texin RxT70A热塑性聚氨酯(TPU)颗粒、自制的EGaIn（镓铟按3:1比例于190°C制备）及四氢呋喃(THF)溶剂。将TPU溶于THF配成35 wt%溶液，手混加入60 vol% LM后经行星式高剪切混合器（2000 rpm，1 min）分散，经24 h溶剂蒸发成油灰。使用Filabot EX2单螺杆挤出机（长径比12）于室温冷挤出成丝，辅以热风枪(~150°C)表面干燥和40°C烘箱干燥。表征手段包括光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线显微CT、动态力学分析(DMA)、流变学、热重分析(TGA)、四探针电
