華南理工：受植物氣孔啟發(fā)的碳基氣凝膠,用于可穿戴壓阻式傳感器

時間：2025/3/6閱讀：241

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【華南理工：受植物氣孔啟發(fā)的碳基氣凝膠,用于可穿戴壓阻式傳感器】

由于框架的脆性，碳基氣凝膠難以實現(xiàn)令人滿意的機械強度和抗疲勞性，限制了其在壓阻傳感器中的應(yīng)用。研究受植物氣孔結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，基于具有長距離定向多尺度基質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定而有彈性的碳基氣凝膠制備了柔性壓阻傳感器。碳基氣凝膠通過雙向冷凍生成，并進一步組裝成i）2D形態(tài)TiCT MXene作為導(dǎo)電框架，ii）纖維素納米纖維（CNF）提供豐富的羥基作為柔性基材。

此外，引入帶正電荷的殼聚糖作為“橋接強化元素"，將CNF和TiCT緊密連接，有助于提高碳基氣凝膠的強度和穩(wěn)定性。通過有限元模擬，證實了殼聚糖的結(jié)合和支撐作用，可以直接調(diào)節(jié)碳層的排列和彈性支撐結(jié)構(gòu)。有趣的是，壓阻傳感器表現(xiàn)出的壓縮性，在50%應(yīng)變下可承受10000次循環(huán)，顯示出快速的響應(yīng)時間（6.3?ms）和高靈敏度（177.08?kPa）。

簡言之，這項工作提供了一種創(chuàng)新策略，以獲得將多尺度微結(jié)構(gòu)集成到碳基氣凝膠中的納米結(jié)構(gòu)功能材料，展示了其改善可穿戴壓阻傳感器的傳感特性和功能的潛力。

來源：傳感器專家網(wǎng)

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