设为首页
收藏本站
 集团新闻
 新闻综述
 公告
 媒体评论
 首页>>新闻中心>>新闻综述
中科院兰州化物《ACS AEM》:结构调制构建的超弹性石墨烯气凝胶在压阻传感中的应用
出处:材料分析与应用  录入日期:2024-01-31  点击数:320

  1成果简介


QQ截图20240131091027.jpg


  微观结构是决定气凝胶材料宏观特性的关键因素,并对其在各种应用场景中的性能产生重要影响。本文,中国科学院兰州化学物理研究所 杨生荣教授团队在《ACS Appl. Electron. Mater》期刊发表名为“Superelastic Graphene Aerogels Constructed by Structural Modulation for Piezoresistive Sensing”的论文,研究从气泡模板的微观结构调控中汲取灵感,在石墨烯气凝胶(GA)的制备过程中使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对氧化石墨烯纳米片进行微观调控。同时,十二烷基硫酸钠(SDS)发泡被用作气泡模板,以帮助构建具有分层多孔结构的 PVP/SDS-GA (PSGA)。
  这种创新的结构蓝图从本质上促进了应力的更均匀分布,从而增强了气凝胶的抗压强度。PSGA 的先进结构可通过环境压力和高温方法实现快速干燥,从而简化了制造过程。PSGA 具有几个显著特点:2.84 毫克/立方厘米的超低密度、10 S/m 的高导电率、99% 的极限应变超弹性、70% 应变下可承受 10,000 次循环的出色抗疲劳性以及 0.66 兆帕的高抗压强度。鉴于这些特性,使用 PSGA 作为基础构思的压阻传感器表现出卓越的信号识别能力。
  2图文导读 


QQ截图20240131091040.jpg



  图1.(a) PSGA的制备示意图。(b) GO和PVP的交联方案。


QQ截图20240131091051.jpg


  图2.(a) GO纳米片的TEM图像。(b) GO、PVP 和 PSGA-2 的 XRD 衍射图。(c) GO、PVP 和 PVP/GO 的 FTIR 光谱。(D-F)不同放大倍率下PSGA-2的SEM图像。


QQ截图20240131091101.jpg


  图3.(a) PSGA样品的密度和电导率。(b) 不同PVP含量的PSGA的I-V曲线。(c) PSGA-2在10-99%应变下的压缩曲线。(d) PSGA-2在不同速率下的压缩曲线;PSGA-2 在 (e) 70% 应变下循环 10,000 次和 (f) 90% 应变下循环 1000 次后的疲劳压缩试验和能量损失系数。


QQ截图20240131091110.jpg


  图4.PSGA-2压阻式传感器的传感性能



QQ截图20240131091119.jpg



  图5.一种压阻式传感器,可检测 (a) 轻呼吸、(b) 深呼吸、(c) 脉搏跳动、(d) 吞咽、(e) 轻微手指弯曲和 (f) 跑步等各种信号。
  3小结
  我们利用PVP和SDS的表面活性剂对GA的内部结构进行深度调控,成功地制备了PSGA。主要的挑战在于通过微调GO与表面活性剂之间的相互作用,实现PSGA梯度多孔结构的平滑实现。这种结构设计有助于应力更均匀的分散,从而增强材料的抗压强度。由于结构优化,PSGA可以通过常压和高温方法快速干燥,从而简化了整个制备过程。重要的是,PSGA表现出超低密度(2.84 mg/cm3)、良好的导电性 (10 S/m)、极高的弹性(99% 的应变可恢复性)、高抗疲劳性(在 70% 应变下可承受 10,000 次压缩循环)和抗压强度 (0.66 MPa),以及其他有前途的性能特征。基于这些特性,采用PSGA制备的压阻式传感器表现出优异的信号识别能力,有望在电子皮肤领域发挥更大的价值。
  文献:


QQ截图20240131091128.jpg

友情链接: 国际石墨烯产品认证中心IG...   西安丝路石墨烯创新中心   青岛国际石墨烯创新中心   石墨烯产业技术创新战略联盟   高校材料院长联谊会  

版权所有:北京现代华清材料科技发展中心 Copyright ©2022 

京ICP备10026874号-16  京公网安备 11010802023401