技术创新：液态金属/碳纳米管协同增强——氟硅橡胶踏入柔性传感新时代

2026年5月，国际著名期刊《Applied Surface Science》（第727卷）发表了一项来自中国研究团队的重要成果。该研究首次报道了通过液态金属/碳纳米管杂化物协同增强氟硅橡胶介电和机械性能的方法，并将其成功应用于高性能柔性电容式传感器。这项研究为人形机器人“电子皮肤”的触觉感知提供了全新的材料方案。

柔性电容式压力传感器是实现机器人触觉感知的关键部件。传统的刚性传感器无法贴合机器人弯曲的指腹和关节，而柔性传感器则需要一种既柔软、又坚韧、还能感知微弱压力变化的介电材料。

氟硅橡胶（FSR）因其优异的耐化学性、热稳定性和机械柔顺性，成为柔性传感器基底的理想候选材料。然而，纯氟硅橡胶的介电常数较低，导致传感器的灵敏度不足。如何在提高介电常数的同时，保持材料的柔韧性和低介电损耗，一直是行业难题。

该研究的创新之处在于：通过超声辅助工艺制备了碳纳米管包覆的液态金属杂化颗粒，并将其均匀分散于氟硅橡胶基体中。液态金属本身具有极高的导电性和流动性，碳纳米管的加入则解决了液态金属与橡胶基体相容性差的问题。两者的协同作用带来了“1+1>2”的效果：

• 高介电常数：在1 kHz频率下达到28.83，是纯氟硅橡胶的数倍；

• 低介电损耗：仅为0.38，确保了信号的纯净度；

• 低弹性模量：仅1.82 MPa，保证了传感器的柔软度和贴合性。

基于该复合材料制备的柔性电容传感器表现出0.354 kPa⁻¹的高灵敏度、260 ms的响应时间以及在1000次循环中的稳定性能。这意味着，装配了这种“电子皮肤”的机器人手指，不仅能够感知物体是否存在，还能精确感知握持力度——拿起一枚鸡蛋而不捏碎它，将成为可能。

随着特斯拉Optimus、小米CyberOne等人形机器人进入量产验证阶段，对高性能柔性传感器的需求正在爆发。这项研究为氟硅橡胶在机器人触觉感知领域的应用打开了新的大门，也展示了中国在新材料领域从“跟跑”到“领跑”的潜力。