3D 프린팅에서 특히 체형 감지(body sensing) 응용을 위해, 퓨즈드 디포지션 모델링(fused deposition modeling)에 유연하고 신장 가능한 전도성 필라멘트가 필수적이다. 이는 원하는 어떤 형상으로도 직접 인쇄가 가능하기 때문이다. 이러한 필라멘트는 몇 가지 핵심 기준을 충족해야 한다. 즉, 친환경적이어야 하며, 부드러워야 하고, 전도성이 매우 높아야 하며, 고온의 3D/4D 프린팅 동안 열적으로 안정해야 한다. 본 연구에서는 무용매 공정으로서 용매를 필요로 하지 않는 친환경적인 in situ 중합(in situ polymerization) 방법을 통해 바이오 기반 열가소성 폴리우레탄(TPU)/다중벽 탄소나노튜브(MWCNT) 복합재를 제조하였다. 또한 바이오 기반 폴리올과 사슬 연장제(chain extenders)를 사용하여 ≥62 wt %의 천연물 함량을 갖는 복합체를 제조하였다. 이러한 복합재는 유변학(rheology) 제어 특성을 나타내며, 3D 프린팅 공정 동안 탁월한 유동성을 보였고 대기 조건 하에서 형상을 유지하였다. 더 나아가 MWCNT 함량을 2.75~3.75 wt %로 변화시키며 전기적 특성을 평가하였고, TPU 내 MWCNT 3.75 wt %에서 가장 높은 전도도(1.26 × 10–2 S/cm)를 얻었으며(즉, TPU/MWCNT 3.50), 3D 프린팅된 압력 센서(TPU/MWCNT 3.50)는 6000 s 동안 20% 반복 압축 조건에서 안정적인 피에조저항(piezoresistive) 감지 성능을 보였다. 또한 TPU/MWCNT 3.25 복합재는 인체 온도(즉, 37 °C)에서 형상기억(shape-memory) 특성을 나타냈다. 본 연구는 4D 프린팅과 향후 다기능 응용을 위한 재료의 기술적 발전을 촉진한다.
*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.