近日，中国热科院加工所天然橡胶新材料创制团队与橡胶所橡胶加工研究室合作，成功研发出一种规模化制备多功能可拉伸导电天然橡胶（NR）纤维的技术。研究团队创新性地采用吸附浓缩工艺与单壁碳纳米管（SWCNT）增强的拉伸诱导结晶策略，制备出具有高力学强度、优异拉伸性、良好回弹性和稳定导电性的连续天然橡胶纤维，为乳胶丝制品迈向高端化、功能化提供了明确的技术路径与理论支撑。
图1. 高性能NR/SWCNT复合纤维制备和性能增强机理图
随着柔性电子学的迅速发展，开发具有高经济效益、可规模化生产的可拉伸导电纤维成为迫切需求。天然橡胶因其出色的弹性、断裂韧性、抗疲劳性和易加工特性，被视为理想的弹性基体材料。然而，复合材料体系中存在的若干固有“权衡”效应，长期以来制约了天然橡胶基可拉伸导电纤维的发展。针对这一难题，研究团队经过三年持续攻关，通过引入吸附浓缩技术，突破了分散液浓度与可纺性之间的制约关系；通过选用高长径比单壁碳CNT作为纳米填料，在仅添加1%的情况下，有效协调了纤维机械性能与导电性能之间的平衡，显著降低了生产成本；通过原位X射线散射技术，深入揭示了纤维性能提升的内在机制，建立了NR/SWCNT物理缠结模型及SWCNT促进NR拉伸诱导结晶的理论模型。
制备的复合纤维展现出一系列优异性能：（1）高强度高拉伸：断裂强度最高可达30 MPa，拉伸率保持在900%以上；（2）高导电性：电导率最高达14 S·m⁻¹，可直接用于电路连接；（3）稳定传感性能：在5%–200%的应变范围内可实现稳定、精确的信号响应；（4）高效光热转换：在光照下可迅速升温至40°C，有效抑制天然橡胶的低温结晶现象。该研究为天然橡胶基可拉伸导电纤维的规模化制备提供了新思路，凸显了其在柔性传感、能量转换等前沿领域的应用潜力。
相关研究成果以“Scalable Wet-Spun Stretchable Conductive Fibers with SWCNT-Enhanced Mechanical and Electrical Properties for Multifunctional Wearables”为题发表于《Chemical Engineering Journal》。博士研究生赵旭为论文第一作者，中国热科院橡胶所李积华研究员、中国热科院加工所陶金龙研究员为本文共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划、中国热科院天然橡胶新材料创制团队等项目的资助。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894725124698
近日，中国热科院加工所天然橡胶新材料创制团队与橡胶所橡胶加工研究室合作，成功研发出一种规模化制备多功能可拉伸导电天然橡胶（NR）纤维的技术。研究团队创新性地采用吸附浓缩工艺与单壁碳纳米管（SWCNT）增强的拉伸诱导结晶策略，制备出具有高力学强度、优异拉伸性、良好回弹性和稳定导电性的连续天然橡胶纤维，为乳胶丝制品迈向高端化、功能化提供了明确的技术路径与理论支撑。
图1. 高性能NR/SWCNT复合纤维制备和性能增强机理图
随着柔性电子学的迅速发展，开发具有高经济效益、可规模化生产的可拉伸导电纤维成为迫切需求。天然橡胶因其出色的弹性、断裂韧性、抗疲劳性和易加工特性，被视为理想的弹性基体材料。然而，复合材料体系中存在的若干固有“权衡”效应，长期以来制约了天然橡胶基可拉伸导电纤维的发展。针对这一难题，研究团队经过三年持续攻关，通过引入吸附浓缩技术，突破了分散液浓度与可纺性之间的制约关系；通过选用高长径比单壁碳CNT作为纳米填料，在仅添加1%的情况下，有效协调了纤维机械性能与导电性能之间的平衡，显著降低了生产成本；通过原位X射线散射技术，深入揭示了纤维性能提升的内在机制，建立了NR/SWCNT物理缠结模型及SWCNT促进NR拉伸诱导结晶的理论模型。
制备的复合纤维展现出一系列优异性能：（1）高强度高拉伸：断裂强度最高可达30 MPa，拉伸率保持在900%以上；（2）高导电性：电导率最高达14 S·m⁻¹，可直接用于电路连接；（3）稳定传感性能：在5%–200%的应变范围内可实现稳定、精确的信号响应；（4）高效光热转换：在光照下可迅速升温至40°C，有效抑制天然橡胶的低温结晶现象。该研究为天然橡胶基可拉伸导电纤维的规模化制备提供了新思路，凸显了其在柔性传感、能量转换等前沿领域的应用潜力。
相关研究成果以“Scalable Wet-Spun Stretchable Conductive Fibers with SWCNT-Enhanced Mechanical and Electrical Properties for Multifunctional Wearables”为题发表于《Chemical Engineering Journal》。博士研究生赵旭为论文第一作者，中国热科院橡胶所李积华研究员、中国热科院加工所陶金龙研究员为本文共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划、中国热科院天然橡胶新材料创制团队等项目的资助。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894725124698
