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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

來(lái)源:深圳市森瑟科技發(fā)展有限公司   2025年03月06日 07:23  

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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(shí)現(xiàn)令人滿意的機(jī)械強(qiáng)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(zhǎng)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(guò)雙向冷凍生成,并進(jìn)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(qiáng)化元素”,將CNF和TiCT緊密連接,有助于提高碳基氣凝膠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。通過(guò)有限元模擬,證實(shí)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(shí)間(6.3?ms)和高靈敏度(177.08?kPa)。


簡(jiǎn)言之,這項(xiàng)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。

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