CN105238007A - 一种柔性聚合物导体及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性聚合物导体及其制备方法和用途，其特点是将0.01～20份纳米导电填料超声均匀分散于含0～1份表面活性剂的水或乙醇中，加入柔性聚合物粉末100份，充分搅拌，使纳米导电填料均匀包覆在柔性聚合物粒子表面，经过滤、干燥和筛选后得到包覆有纳米导电填料的柔性聚合物粉末，然后将柔性聚合物粉末平铺在选择性激光烧结设备工作台上，进行3D打印，得到柔性聚合物导体。该柔性聚合物导体具有优异的力学性能和导电性能。其电导率可达5.06S/m，在50％的形变下循环拉伸一千次，导电率基本保持不变。可用于电子皮肤、柔性电极、柔性可植入设备、可穿戴设备、柔性显示屏、人工血管领域或介电弹性体驱动器。

Description

一种柔性聚合物导体及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种柔性聚合物导体及其制备方法和用途，属于高分子材料加工领域。

背景技术

具有柔性的导电材料，因其可在拉伸、弯曲、扭曲等作用力下能够保持其优异的导电性能，被广泛运用于智能穿戴设备、人体植入装置、柔性线路、柔性显示屏、介电弹性体驱动器等领域。目前柔性导体的种类可分为三种：1、具有导电能力的聚合物弹性体，其导电原理是利用材料内部共轭π键传递电荷；2、具有一定几何形变能力的导体，一般将导体制成网格状，在双轴方向上具有一定的延伸能力；3、将导电材料添掺入柔性聚合物材料中，形成导电网络，或涂覆在其表面，形成导电层。其中第三种形式的柔性导体已经被广泛运用。

3D打印技术是近些年兴起的一种新型加工成型技术，它以电脑三维设计模型为基础，将其切分成无数个剖面，在垂直方向上逐层打印堆积成三维实体。按加工原理和原材料形式的不同，目前的3D打印技术主要分为有熔融沉积技术、选择性激光烧结技术、分层实体制造技术和光固化成型技术。

相比于传统加工技术，3D打印技术使产品结构数字化，省去了模具的设计和制造环节，大大缩短了新产品的研发周期；其将三维实体结构分解成二维结构堆积成型，可打印任何复杂结构，实现个性化定制；所有3D打印制品均可一次成型，不需要后续的拼装过程，提高了产品制造效率。因此，3D打印技术受到了广泛的重视，从诞生到现在，尤其是近几年，发展迅速，已经被广泛运用到了教育、通讯、船舶制造、汽车、航空航天、国防军工、生物医学等领域。

选择性激光烧结技术是运用最为广泛的3D打印技术之一。其首先由美国C.R.Dechard等在专利US4863538提出，并于1989年成功研制出选择性激光烧结工艺设备。激光烧结为粉末材料为原料，通过计算机控制程序激光对粉体材料进行选择性逐层烧结，烧结完成后清除多余粉末即可得到3D打印制品。选择性激光烧结的材料来源广泛，金属、陶瓷和聚合物材料都可以用于此加工过程，其中聚合物材料因其优异的性能备受关注。由于目前材料制备技术的限制，目前应用于选择性激光烧结技术的聚合物材料主要是尼龙-12，其他聚合物材料，如聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚醚醚酮等运用较少。同时这些材料通过选择性激光烧结工艺得到的制品的性能与聚合物传统加工工艺，例如注塑、挤出和铸造得到的制品的性能相比还有较大的差距。所以以选择性激光烧结工艺为主的3D打印技术还并未用于产品的工业化生产。

目前报道的诸多柔性导体的制备方法的制备技术都相对复杂，难以实现大面积生产。而3D打印技术相对工艺简单得多，但能够成型更加复杂的结构，3D打印柔性导体的实现使得直接制造可穿戴设备、柔性电极、人体植入装置、介电弹性体驱动器成为了可能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而开发的一种柔性聚合物导体及其制备方法和用途，其特点是在柔性聚合物粉末材料表面包覆一层纳米导电填料，在3D打印过程中由于没有剪切作用力，靠聚合物材料粉末堆积形成的导电网络就不会被破坏，制得的制品具有良好的柔性和优异的导电性能。该方法在3D打印上的运用拓宽了3D打印的应用范围，为3D打印柔性导体、3D打印柔性电极、3D打印可穿戴设备、3D打印电子皮肤运用奠定了基础。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

柔性聚合物导体的起始原料由以下组分制成，

柔性聚合物粉末材料100份

表面活性剂0～1份

纳米导电填料0.01～20份

所述柔性聚合物为聚氨酯热塑性弹性体、热塑性硅橡胶、聚酰胺热塑性弹性体、聚丙烯热塑性弹性体、聚氯乙烯热塑性弹性体、丁二烯苯乙烯嵌段共聚物或异戊二烯苯乙烯嵌段共聚物的任一种。

所述表面活性剂为硬脂酸、十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸铵、月桂基硫酸三乙醇胺、仲烷基磺酸钠、脂肪醇羟乙基磺酸钠、十二烷基磷酸酯、十二烷基磷酸酯钾、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠或二辛基琥珀酸磺酸钠中的任一种。

所述纳米导电填料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、炭黑、金、银、铜、铁或铝中的任一种。

所述柔性聚合物导体的制备方法：

1)纳米导电填料包覆柔性聚合物粉末材料的制备

将0～1份表面活性剂溶解在过量水或乙醇中后，再加入0.01～20份纳米导电填料，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份柔性聚合物粉末材料加入到上述分散有纳米导电材料的分散液中，快速搅拌，使纳米导电填料能充分、均匀地包覆在聚合物粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有纳米导电填料的柔性聚合物粉末材料；

2)柔性聚合物导体的制备

将上述包覆有纳米导电填料的聚合物材料粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度70～250℃、单层厚度0.05～0.3mm、激光功率10～60w和扫描间距0.08～0.3mm后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结，受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

所述柔性聚合物导体用于电子皮肤、柔性电极、柔性可植入设备、可穿戴设备、柔性显示屏、人工血管或介电弹性体驱动器领域。

性能测试

1、采用扫描电镜对多壁碳纳米管在聚合物表面包覆形貌进行观察，详见图1所述，结果表明多壁碳纳米管可以很好的附着在聚合物颗粒表面。

2、采用透射电镜对多壁碳纳米管在3D打印制品中分散状态的进行观察，详见图2所述，结果表明多壁碳纳米管在聚合物基体中成网状分布，形成了三维导电网络。

3、在3D打印好的柔性聚合物导体两端涂上导电银浆，待干后测试其拉伸时电阻变化，详见图3所述，结果表明柔性聚合物导体的电阻随拉伸比的上升而增大，导电性降低。在去除拉伸力，形变回复后，电阻基本能够恢复到原水平。

4、采用万能试验机测试3D打印成的柔性聚合物导体的力学性能(拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率)，详见表1所述，结果表明，随着纳米导电填料的增加，柔性聚合物导体的拉伸强度和断裂伸长率均下降，模量随之增大，但柔性仍满足要求。

5、在3D打印好的柔性聚合物导体两端涂上导电银浆，待干后采用电阻测试仪测试其电性能，详见表2所述，结果表明，随着纳米导电填料含量的增加，柔性聚合物导体的导电性增强，其具有很低的逾渗阈值，约0.2％。

6、在3D打印好的柔性聚合物导体两端涂上导电银浆，待干后测试其循环拉伸后电阻变化，详见表3所述，柔性聚合物导体的导电性能随拉伸循环次数的增大的变化并不明显，说明该柔性聚合物导体具有良好的耐久性。

本发明具有以下优点：

1、具有优异的导电性能和柔性；

2、制备工艺简单。制备过程无化学反应，操作简单；

3、对环境友好。制备过程中所用的溶剂完全可以回收再利用；

4、材料适应性广。可在多种柔性聚合物材料中进行；

5、导电性能优异。3D打印过程没有外界剪切力作用，使得包覆在柔性聚合物颗粒表面的纳米填料能够保持良好的网络结构；

6、实现了3D打印柔性聚合物导体，拓宽了3D打印的应用范围。

附图说明

图1为多壁碳纳米管在柔性聚合物颗粒表面包覆的扫描电镜图

图2为多壁碳纳米管在3D打印制品中分散的投射电镜图

图3为实施例2所制柔性聚合物导体拉伸时电阻的变化图

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

将0.1份硬脂酸溶解在过量水中，然后加入0.01份的单壁碳纳米管，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份聚氨酯热塑性弹性体粉末加入到上述分散有单壁碳纳米管的分散液中，快速搅拌，使单壁碳纳米管能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有单壁碳纳米管的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有单壁碳纳米管的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为70℃，单层厚度为0.05mm，激光功率为60w，扫描间距为0.08mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

实施例2

将0.2份十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶解在过量水中，然后加入2份的单壁碳纳米管，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份聚氨酯热塑性弹性体粉末加入到上述分散有单壁碳纳米管的分散液中，快速搅拌，使单壁碳纳米管能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有单壁碳纳米管的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有单壁碳纳米管的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为70℃，单层厚度为0.05mm，激光功率为60w，扫描间距为0.08mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

实施例3

将0.3份十二烷基硫酸铵溶解在过量水中，然后加入4份的单壁碳纳米管，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份聚氨酯热塑性弹性体粉末加入到上述分散有单壁碳纳米管的分散液中，快速搅拌，使单壁碳纳米管能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有单壁碳纳米管的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有单壁碳纳米管的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为70℃，单层厚度为0.05mm，激光功率为60w，扫描间距为0.08mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

实施例4

将0.4份月桂基硫酸三乙醇胺溶解在过量水中，然后加入6份的单壁碳纳米管，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份聚氨酯热塑性弹性体粉末加入到上述分散有单壁碳纳米管的分散液中，快速搅拌，使单壁碳纳米管能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有单壁碳纳米管的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有单壁碳纳米管的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为70℃，单层厚度为0.05mm，激光功率为60w，扫描间距为0.08mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

实施例5

将0.5份仲烷基磺酸钠溶解在过量水中，然后加入8份的金纳米导电填料，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份热塑性硅橡胶粉末加入到上述分散有金纳米导电填料的分散液中，快速搅拌，使金纳米导电填料能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有金纳米导电填料的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有金纳米导电填料的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为120℃，单层厚度为0.1mm，激光功率为50w，扫描间距为0.15mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

实施例6

将0.6份脂肪醇羟乙基磺酸钠溶解在过量水中，然后加入10份的银纳米导电填料，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份聚酰胺热塑性弹性体粉末加入到上述分散有银纳米导电填料的分散液中，快速搅拌，使银纳米导电填料能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有银纳米导电填料的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有银纳米导电填料的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为250℃，单层厚度为0.15mm，激光功率为40w，扫描间距为0.2mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

实施例7

将0.7份十二烷基磷酸酯溶解在过量水中，然后加入12份的铜纳米导电填料，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份聚丙烯热塑性弹性体粉末加入到上述分散有铜纳米导电填料的分散液中，快速搅拌，使铜纳米导电填料能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有铜纳米导电填料的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有铜纳米导电填料的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为140℃，单层厚度为0.2mm，激光功率为30w，扫描间距为0.25mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

实施例8

将0.8份十二烷基磷酸酯钾溶解在过量乙醇中，然后加入14份的铁纳米导电填料，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份聚氯乙烯热塑性弹性体粉末加入到上述分散有铁纳米导电填料的分散液中，快速搅拌，使铁纳米导电填料能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有铁纳米导电填料的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有铁纳米导电填料的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为130℃，单层厚度为0.25mm，激光功率为25w，扫描间距为0.25mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

实施例9

将0.9份十二烷基磺酸钠溶解在过量乙醇中，然后加入16份的铝纳米导电填料，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份丁二烯苯乙烯嵌段共聚物粉末加入到上述分散有铝纳米导电填料的分散液中，快速搅拌，使铝纳米导电填料能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有铝纳米导电填料的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有铝纳米导电填料的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为175℃，单层厚度为0.3mm，激光功率为20w，扫描间距为0.3mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

实施例10

将1份十二烷基苯磺酸钠溶解在过量乙醇中，然后加入18份的多壁碳纳米管，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份异戊二烯苯乙烯嵌段共聚物粉末加入到上述分散有多壁碳纳米管的分散液中，快速搅拌，使多壁碳纳米管能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有多壁碳纳米管的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有多壁碳纳米管的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为180℃，单层厚度为0.05mm，激光功率为15w，扫描间距为0.2mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

实施例11

将0.1份二丁酸二辛酯磺酸钠溶解在过量乙醇中，然后加入20份的石墨烯纳米导电填料，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份热塑性硅橡胶粉末加入到上述分散有石墨烯纳米导电填料的分散液中，快速搅拌，使石墨烯纳米导电填料能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有石墨烯纳米导电填料的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有石墨烯纳米导电填料的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为120℃，单层厚度为0.15mm，激光功率为40w，扫描间距为0.2mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

实施例12

将0.2份二辛基琥珀酸磺酸钠溶解在过量乙醇中，然后加入1份的炭黑，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份聚酰胺热塑性弹性体粉末加入到上述分散有炭黑的分散液中，快速搅拌，使炭黑能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有炭黑的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有炭黑的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为250℃，单层厚度为0.15mm，激光功率为40w，扫描间距为0.2mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

实施例13

将炭黑4份加入到过量乙醇中，在搅拌的条件下超声分散，得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份聚丙烯热塑性弹性体粉末加入到上述分散有炭黑的分散液中，快速搅拌，使炭黑能充分、均匀地包覆在聚氨酯热塑性弹性体粒子表面；最后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有炭黑的聚氨酯热塑性弹性体粉末；

将上述包覆有炭黑的聚氨酯热塑性弹性体粉末平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度为140℃，单层厚度为0.15mm，激光功率为40w，扫描间距为0.2mm，然后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结。受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

应用实例1

根据消费者身体实际情况，按实施例2得到的柔性聚合物导体，运用计算机三维建模程序，设计可穿戴电子设备相关部件的CAD模型，制备出3D打印的可穿戴电子设备，该可穿戴电子设备可以与人体良好的贴合，具有更好的人体舒适度。

应用实例2

按实施例3得到的柔性聚合物导体，运用计算机三维建模程序，设计三维柔性电极的CAD模型，制备出3D打印的柔性电极，其具有低阻抗、高电荷注入能力，并能够长久抗化学腐蚀。

表1.实施例1～4制备的柔性聚合物导体的力学性能

表2.实施例1～4制备的柔性聚合物导体的导电率

表3.实施例2柔性聚合物导体电导率随拉伸循环次数的变化(50％)

Claims (6)

1.一种柔性聚合物导体，其特征在于该柔性聚合物导体的起始原料由以下组分制成，按重量份计为：

柔性聚合物粉末材料100份

表面活性剂0～1份

纳米导电填料0.01～20份。

2.根据权利要求1所述柔性聚合物导体，其特征在于柔性聚合物粉末材料为聚氨酯热塑性弹性体、热塑性硅橡胶、聚酰胺热塑性弹性体、聚丙烯热塑性弹性体、聚氯乙烯热塑性弹性体、丁二烯苯乙烯嵌段共聚物或异戊二烯苯乙烯嵌段共聚物的任一种。

3.根据权利要求1所述柔性聚合物导体，其特征在于表面活性剂为硬脂酸、十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸铵、月桂基硫酸三乙醇胺、仲烷基磺酸钠、脂肪醇羟乙基磺酸钠、十二烷基磷酸酯、十二烷基磷酸酯钾、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠或二辛基琥珀酸磺酸钠中的任一种。

4.根据权利要求1所述柔性聚合物导体，其特征在于纳米导电填料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、炭黑、金、银、铜、铁或铝中的任一种。

5.根据权利要求1～4之一所述柔性聚合物导体的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)纳米导电填料包覆柔性聚合物粉末材料的制备

将0～1份表面活性剂溶解在过量水或乙醇中，加入0.01～20份纳米导电填料，在搅拌下超声分散,得到分散有纳米导电材料的分散液；

将100份柔性聚合物粉末材料加入到上述分散有纳米导电材料的分散液中，快速搅拌，使纳米导电填料能充分、均匀地包覆在聚合物粒子表面；然后将混合溶液进行抽滤，得到的粉体烘干并筛选得到包覆有纳米导电填料的柔性聚合物粉末材料；

2)柔性聚合物导体的制备

将上述包覆有纳米导电填料的柔性聚合物粉末材料平铺于选择性激光烧结设备的工作台上，设定温度70～250℃、单层厚度0.05～0.3mm、激光功率10～60w和扫描间距0.08～0.3mm后进行3D打印；

根据计算机CAD三维模型，激光在粉末材料表面特定区域进行选择性扫描、烧结，受激光照射的区域受热熔化，颗粒间发生粘合，一层烧结完毕后，工作缸下降设定的高度，再进行下一层的铺粉和烧结，并与前一层粘合，如此反复加工成型直至制件被完全打印出来，然后取出制件，即得到柔性聚合物导体。

6.根据权利要求1所述柔性聚合物导体的用途，其特征在于该柔性聚合物导体用于电子皮肤、柔性电极、柔性可植入设备、可穿戴设备、柔性显示屏、人工血管领域或介电弹性体驱动器。