多壁碳纳米管（MWCNTs）在导电硅胶中的功能化应用

一、柔性传感器领域

1. 压力/应变传感器

• 案例：

• 电子皮肤：MWCNTs/硅胶复合材料（5-10wt% MWCNTs）用于触觉反馈，灵敏度（GF）达50-200，可检测0.1-10kPa压力（Advanced Materials, 2021）。

• 医疗监测：植入式传感器监测呼吸频率，电阻变化率ΔR/R₀＞20%（Nature Communications, 2022）。

• 技术原理：

• MWCNTs在硅胶中形成三维导电网络，外力作用下网络断裂→电阻变化→信号输出。

• 优化方向：定向排列MWCNTs（如电场诱导）提升各向异性响应。

2. 生物电信号传感器

• 案例：心电（ECG）电极

二、电磁屏蔽材料

1. 轻量化屏蔽层

• 案例：

• 5G设备屏蔽罩：2mm厚MWCNTs/硅胶薄膜（15wt%填充量），屏蔽效能（SE）达40dB（1-10GHz），密度仅1.2g/cm³（Carbon, 2023）。

• 机制：

• MWCNTs的介电损耗+多次反射衰减电磁波。

• 配方优化：与石墨烯复配（3:1质量比）可提升SE至60dB。

2. 柔性电子封装

• 案例：

• 航天线缆屏蔽层：硅胶-MWCNTs复合材料包裹高频线缆，减少信号串扰（SE＞30dB），弯曲5000次后性能衰减＜10%（Composites Science and Technology, 2022）。

三、可穿戴设备应用

1. 智能织物

• 案例：

• 加热手套：5V电压下，含8wt% MWCNTs的硅胶涂层织物可在30秒升温至40℃（Nano Energy, 2021）。

• 应变传感鞋垫：实时监测步态，MWCNTs含量7wt%时，响应时间＜50ms。

2. 健康监测设备

• 案例：智能手环电极

四、MWCNTs通过调控含量（3-15wt%）与分散工艺，可定制化满足导电硅胶在柔性电子、电磁防护及医疗设备中的高性能需求，是下一代智能材料的核心填料之一。