利用声泳技术制备具有可编程电各向异性的柔性导电复合材料

3D 打印具有高电导率的机械柔性复合材料目前受限于需要使用高负载导电填料，这严重限制了柔性。本文通过声泳对复合材料进行微结构图案化，使材料同时具备高导电性与柔性，填补了该领域的技术空白。声泳将填料颗粒图案化为高效渗流网络，利用了复合材料中多达 97% 的颗粒，而传统分散纤维复合材料的低效随机网络仅利用 $<5$%。这些图案化材料的电导率比用相同墨水制作的传统复合材料高一个数量级，在组装的银颗粒网络内（负载 2.6v%）达到体相银电导率的 48%。它们还具有低颗粒负载因而柔性好，可承受 $>500$ 次弯曲循环而电导率无损失，循环内平均电导率仅变化 $5$%（对于 2.6v% 复合材料）。相比之下，具有相同电导率的常规非图案化复合材料所需负载过高而极脆。最后，调制所施加声场的形状可控制导电网络的各向异性，制备出二维导电、一维导电或绝缘的材料，且均使用同一喷嘴与墨水。