中国林科院《ACS SCE》：高弹性和抗疲劳石墨烯包裹的层状木海绵，用于高性能压阻传感器

成果简介

具有结构坚固性和机械弹性的三维 (3D) 导电气凝胶对于灵敏和稳定的压力传感非常有吸引力。然而，这种 3D气凝胶的制备通常依赖于复杂的自下而上的组装过程，这些过程涉及昂贵的原材料或大量的能源消耗，或者直接用导电材料涂覆合成聚合物海绵（例如聚氨酯），这可能会对其处置造成环境问题。

本文，中国林业科学研究院林业研究所王小青研究员团队在《ACS Sustainable Chem. Eng》期刊发表名为“Highly Elastic and Fatigue-Resistant Graphene-Wrapped Lamellar Wood Sponges for High-Performance Piezoresistive Sensors”的论文，研究提出了一种简单且可持续的策略来制备具有层状结构的氧化石墨烯涂层木海绵（RGO@WS ），用于高性能压阻传感器。

引入的RGO纳米片赋予RGO@WS不仅具有高导电性，而且具有高弹性和优异的抗疲劳性。这些特性使其成为理想的压阻传感器，具有 0.32 kPa –1的高灵敏度（优于大多数聚合物海绵传感器）、超过 10 000 次循环的高工作稳定性以及在超低温下的出色传感再现性。由于其突出的传感性能，基于RGO@WS传感器可以用作检测人体运动和生理信号的可穿戴设备，并允许通过将传感器集成到大面积传感阵列中来进行空间解析压力映射。开发的高弹性和抗疲劳RGO@WS代表了合成聚合物基压阻传感器的有前途和可持续的替代品。

图文导读

图1、制备氧化石墨烯涂层木海绵，用于高性能压阻传感器的示意图

图2. RGO@WS 的微观结构和电导率

图3. RGO@WS 的可压缩性、弹性和抗疲劳性

图4.基于 RGO@WS 的传感器的压阻传感性能。

图5.基于 RGO@WS 的传感器用于检测各种人体运动的应用。

图6.用于空间压力映射的大面积RGO@WS传感器阵列。

小结

综上所述，本文开发了一种简单且可持续的策略来制造基于天然轻木的高弹性和抗疲劳RGO@WS ，用于高性能压阻传感器。这种简单而有效的策略可能为用天然木材开发高性能柔性压力传感器开辟了新的机会，代表了当前基于合成聚合物的压力传感器的可持续替代方案。

文献：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c05401