江南大学生态纺织教育部重点实验室Xueliang Xiao等–纤维素/石墨烯气凝胶纳米复合材料电致形状记忆行为的精细设计

本文制备了一种含有氧化石墨烯(GO)、化学还原氧化石墨烯(CrGO)和热还原氧化石墨烯(TrGO)的纤维素气凝胶，用于研究其力学、电学性能和细观(纳米)结构特征。通过FT-IR光谱和EDS分析跟踪了还原过程对纤维素/GO气凝胶的影响，证实了还原过程的完成——碳/氧(C/O)比值显然说明了这一点。利用SEM显微照片研究了多孔结构的形成，汞-孔隙度测量法和BET测试结果显示了气凝胶的细观(纳米)结构。随着杨氏模量的增加，碳氧比的提高，其力学性能得到了改善。研究了不同导电填料的加入对还原气凝胶的低导热性和中等导电性的影响。通过引入一种研究形状记忆特性的新方法，在水环境中同时施加机械力和电场(不同电压)，获得了热还原气凝胶最佳的形状恢复速率。

图1. (a)气凝胶的制备方法，(b)形状记忆性能的测量装置。

图2. (a) FTIR 光谱, (b) 纤维素的XRD图谱。

 图3. (a)FT-IR光谱，(b)EDS记录的C/O比值，(c)气凝胶的SEM显微图。

图4. (a, b)汞-孔隙度测量法和(c, d)BET测试的原始数据。

图5.纤维素/GO气凝胶的化学制备过程及还原过程。

图6. 试样的(a)应力-应变曲线和(b)拉伸性能。

图7. 样品的(a, b)电导率，(c)介电常数，(d)介电损耗。

图8. 所有样品的应力-应变曲线(a)电压=0 V, (b)电压=6V, 和(c)电压=15V。

相关研究成果由江南大学生态纺织教育部重点实验室XueliangXiao等人于2022年发表在Carbohydrate Polymers (https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.119042)上。原文：Subtle devising of electro-induced shape memory behavior for cellulose/graphene aerogel nanocomposite。