随着柔性电子、可穿戴设备和软体机器人技术的快速发展，兼具高柔顺性与复杂三维结构的功能材料受到广泛关注。直接墨水书写（DIW）技术凭借材料兼容性高、加工灵活及结构设计自由度大等优势，在三维柔性电子制造领域展现出广阔前景。其中，自由式3D打印能够突破传统逐层堆叠的限制，实现复杂空间导电结构的直接构筑。然而，传统柔性导电墨水的可打印性与柔性之间往往存在相互制约的关系，较高的屈服应力虽然有利于维持打印结构稳定，却容易造成材料内部应力松弛缓慢，并影响固化后的柔顺性与形变适应能力。因此，如何在保证墨水兼顾良好挤出性能与三维自支撑能力的同时，实现快速应力松弛、高弹性及稳定导电性能，成为三维柔性电子制造亟待解决的关键问题。

  近日，北京科技大学张靓副教授团队在三维柔性电子增材制造领域取得新进展，创新提出了一种基于牛顿流体型液态金属微液滴促进应力松弛的墨水设计策略，实现了柔性导电弹性体的无支撑自由成形3D打印（图1）。

  2026年11月6日，该研究工作以“Freeform 3D Printing of Omnidirectionally Deformable Conductors via Newtonian Liquid Metal Droplet-Mediated Stress Relaxation”为题发表在期刊《Advanced Functional Materials》。北京科技大学25级博士研究生庞天奇为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金委的支持。

图1 可拉伸导电弹性体墨水体系的材料设计、自由成形打印性能及功能特性。

  研究团队以硅弹性体为柔性基体，通过引入多壁碳纳米管（MWCNTs）与液态金属（LM）微液滴，构筑具有快速应力松弛能力的三元导电墨水体系。其中，MWCNTs形成物理网络，赋予墨水必要的屈服应力与剪切变稀特性；液态金属微液滴通过自身流动与形变促进应力释放，并利用体积排斥效应增强MWCNT导电网络的导电能力。不同于传统依赖高屈服应力或快速固化的打印策略，该研究通过液态金属介导的应力松弛调控，实现了无支撑自由成形打印与材料柔性、导电稳定性的协同优化。

图2 不同墨水体系的应力松弛行为、微观结构机制及自由成形打印性能。

  为验证该复合墨水面向三维柔性电子的应用价值，研究构建了一系列结构-功能一体化器件（图3）。基于悬空导电桥，实现平面电路到三维构型的可逆形变，打印导电线路同时承担导电互连与力学承载功能。依托自由成型工艺制备多向柔性逻辑开关，可实现定向与集体式电路触发；所开发的可重组立方电子封装器件，在反复拆装重构条件下仍可保证电路连通性。上述器件原型充分体现该材料体系在可重构电子、软体机器人领域的应用潜力。

图3 打印制备的结构–电子一体化器件的应用展示。

  原文链接：http://doi.org/10.1002/adfm.79487