电子纺织品具有传感、能量采集、无线传输等功能，近年来引起了人们的广泛关注。天然纤维是丰富的可再生资源，是制造环保、低成本、可伸缩电子产品的潜在材料。碳基材料如碳纳米管、石墨烯和碳纤维具有独特的特性，如高固有载流子迁移率、导电性和环境稳定性。在天然纤维中，纤维素是最丰富的高分子原料之一，其碳含量高达44.44%，在碳化后有望应用于碳基柔性电子器件。同时，导电二维(2D)石墨烯由于其广泛的适用性，在半导体器件中得到了广泛的关注。
为此，研究者开发了一系列制备石墨烯的方法，其中高温还原氧化石墨烯的方法也得到了很好的探索。因此，高温可能是纤维素碳化和石墨烯制备的潜在处理方法。虽然之前有一些关于还原氧化石墨烯包覆碳化棉织物或棉织物的研究报道，但氧化石墨烯对纤维素热碳化的促进作用以及织物结构对织物电学性能的影响尚不清楚。
在此基础上，东华大学以及厦门大学研究团队通过低成本、绿色和可延伸的制造方法制备了一种还原氧化石墨烯碳化纤维素织物，该织物在压力传感和能量收集方面表现出了卓越的性能。此工作以“Graphene decorated carbonized cellulose fabric for physiological signal monitoring and energy harvesting”为题发表在国际知名期刊《Journal of Material Chemistry A》上。
论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/d0ta02221g
在本文中，作者用还原氧化石墨烯装饰的碳化纤维素织物（CCF@RGO）制成了坚固耐用的多功能设备。作者对涂覆和不涂覆氧化石墨烯的纤维素织物进行了热重分析，并进行了比较；结果证明了氧化石墨烯对纤维素热降解具有促进作用。同时分析了织物的结构和紧密性对电导率的影响，发现斜纹结构的CCF@RGO织物具有较小的方形电阻（33.3 Ω sq-1）。良好的导电性和柔韧性使CCF@RGO成为多功能可穿戴设备的良好候选产品，如导电电路中的电子元件、压力传感器和能量收集设备；织物表面的屈曲结构使得CCF@RGO基压力传感器的灵敏度高达2.77 kPa-1，探测范围也到达0-500 kPa；另外，此导电织物也可用于单电极TENG，在5 N的压力下，最大Isc和Qsc分别为83 nA和6.2 nC。
综上所述，此工作所制备的多功能CCF@RGO在可穿戴电子器件、人工智能设备、人机交互等方面具有潜在的应用前景。（文：天航）
图1. CCF@RGO的制备工艺及表征。
图2. RGO包覆碳化纤维素的制备及结构表征。
图3. CCF@RGO的表面形貌和导电性能测试。
图4. 基于CCF@RGO的压力传感器的制备及性能表征。
图5. 基于CCF@RGO的单电极TENG的工作原理和性能表征。
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