中科院兰州化物所《Carbon》：基于MXene涂层GO分层气凝胶的温度自适应压力传感器，具有出色的检测能力

成果简介

随着智能传感器在各种复杂条件下的广泛应用，需要具有更好的机械性能和导电性能以及更高的温度适应性的传感材料。为此，本文，中国科学院兰州化学物理研究所王金清 团队在《Carbon》期刊发表名为“Temperature-adaptable pressure sensors based on MXene-coated GO hierarchical aerogels with superb detection capability”的论文，研究通过包括自组装和真空辅助浸涂工艺，设计和制备了GO/PVA/MXene (GPM) 复合气凝胶。

所制备的GPM具有由分层GO网络骨架和 MXene 涂层组成的独特结构，赋予其高杨氏模量 (11.2 kPa) 和可压缩性 (90%)。通过有限元 (FE) 模拟证明，GPM 的弹性和韧性源于分层微观结构和改进的壳厚度。此外，GPM 在 50% 应变下具有 5,000 次压缩循环的长期耐久性，1.744 kPa-1的高灵敏度和4.5ms的快速响应时间。进一步的应用实例表明，基于GPM的压力传感器具有超强的生理信号捕捉能力，可以实现指尖脉搏和颞动脉的检测。此外，GPM气凝胶具有较高的隔热效率，在-196°C至300°C的恶劣环境中具有良好的温度适应性。灵敏的压力传感器应该在智能工厂、复杂军事和太空发现的许多领域都有潜在的应用。

图文导读

图1。(a) GPM 气凝胶的合成工艺示意图(b-f) GO 气凝胶和GP8气凝胶在不同放大倍率下的扫描电子显微镜 (SEM) 图像。(g) MXene、GO、PVA、GP 和 GPM 气凝胶的 X 射线衍射 (XRD) 图。

图2。机械性能

图3、 GPM气凝胶的压阻特性

图4、 GPM 的传感器的应用

图5、GPM 的传感器的温度适应性

小结

基于GPM的压力传感器具有超强的生理信号捕捉能力，可实现指尖脉搏检测、手势识别和抓手形状识别。此外，气凝胶具有很高的隔热效率，即使在 -196 °C 至 300 °C 的温度范围内，也具有广泛的温度适应性。这种灵敏的压力传感器应在智能工厂、复杂军事和太空探索的不同领域得到广泛应用。

文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.08.002