多壁碳納米管（MWCNTs）在導電硅膠中的功能化應用

一、柔性傳感器領域

1. 壓力/應變傳感器

• 案例：

• 電子皮膚：MWCNTs/硅膠復合材料（5-10wt% MWCNTs）用于觸覺反饋，靈敏度（GF）達50-200，可檢測0.1-10kPa壓力（Advanced Materials, 2021）。

• 醫療監測：植入式傳感器監測呼吸頻率，電阻變化率ΔR/R?＞20%（Nature Communications, 2022）。

• 技術原理：

• MWCNTs在硅膠中形成三維導電網絡，外力作用下網絡斷裂→電阻變化→信號輸出。

• 優化方向：定向排列MWCNTs（如電場誘導）提升各向異性響應。

2. 生物電信號傳感器

• 案例：心電（ECG）電極

二、電磁屏蔽材料

1. 輕量化屏蔽層

• 案例：

• 5G設備屏蔽罩：2mm厚MWCNTs/硅膠薄膜（15wt%填充量），屏蔽效能（SE）達40dB（1-10GHz），密度僅1.2g/cm3（Carbon, 2023）。

• 機制：

• MWCNTs的介電損耗+多次反射衰減電磁波。

• 配方優化：與石墨烯復配（3:1質量比）可提升SE至60dB。

2. 柔性電子封裝

• 案例：

• 航天線纜屏蔽層：硅膠-MWCNTs復合材料包裹高頻線纜，減少信號串擾（SE＞30dB），彎曲5000次后性能衰減＜10%（Composites Science and Technology, 2022）。

三、可穿戴設備應用

1. 智能織物

• 案例：

• 加熱手套：5V電壓下，含8wt% MWCNTs的硅膠涂層織物可在30秒升溫至40℃（Nano Energy, 2021）。

• 應變傳感鞋墊：實時監測步態，MWCNTs含量7wt%時，響應時間＜50ms。

2. 健康監測設備

• 案例：智能手環電極

四、MWCNTs通過調控含量（3-15wt%）與分散工藝，可定制化滿足導電硅膠在柔性電子、電磁防護及醫療設備中的高性能需求，是下一代智能材料的核心填料之一。