成果简介
对于实际应用，开发具有高灵敏度、低检测极限、宽检测范围、短响应和恢复时间以及良好耐久性的压阻传感器是非常必要的。本文，北京化工大学刘勇 副研究员、潘凯 研究员等在《ACS Appl. Nano Mater》期刊发表名为“Tri-Level Wrinkle-Vein-Sheet Structured Reduced Graphene Oxide/Nanofiber Films for Flexible Piezoresistive Sensors”的论文，研究基于三级褶皱脉片结构的还原氧化石墨烯（rGO）/纳米纤维膜巧妙地制造了一种新型高性能压阻传感器。
rGO/纳米纤维膜通过高导电性rGO、聚丙烯腈（PAN）纳米纤维和弹性VHB带的组合来制备，其中首先将rGO涂覆在短PAN纳米纤维上以形成柔性膜，然后与双向预拉伸方法结合以构建具有随机褶皱结构的复合膜。详细研究了短纳米纤维添加量和预拉伸比例对器件性能的影响。由于纳米纤维和皱纹结构对接触点的贡献，所获得的压阻式传感器显示出优异的性能，包括30,000 s的超高循环耐久性，2.83 Pa-23.81 kPa的宽检测范围，以及0-2.83 kPa时318.14 kPa-1的高灵敏度。更重要的是，所制备的传感器可以准确地识别人类活动，如触摸、咀嚼、发声和握拳，这有望在未来的柔性可穿戴电子设备中显示出巨大的应用潜力。
图文导读
图1. 三层rGO/纳米纤维的传感活性层的制备。
图2：（a）GO胶体溶液的Tyndall效应，（b）活性层的图片和（c）其灵活性的展示，（d）单个PAN短纳米纤维的SEM图像，（e）GO和rGO薄膜的拉曼和（f）XPS光谱，以及（g）GO和（h）rGO薄膜的XPS细峰图。
图3：（a）质量浓度为0.1wt%的rGO/PAN纳米纤维薄膜的表面和（b）截面形态，以及（c-f）预拉伸比为150%×150%的活性层的微观逐步放大的SEM图像。
图4：（a）I-V曲线，（b）ΔI/I0-t曲线，（c）2.83Pa下的响应和恢复时间，（d，e）预拉伸比为150%×150%的三层传感器的灵敏度曲线，以及没有添加短纳米纤维的活性层（f，g）和添加短纳米纤维的（h，i）的断面SEM图像及其放大图像。
图5。（a/b）没有和添加短纳米纤维的活性层表面的SEM图像，以及（c）具有30000 s循环的三能级传感器的输出信号曲线。
图6. (a)指尖触摸，(b)咀嚼，和(c)说 “纳米纤维 “的信号响应图；下面的插图显示了相应的测试点。
小结
综上所述，研究报告了一种简单的方法来制造一种基于三层皱纹-脉片结构的rGO/纳米纤维薄膜的高性能压阻式传感器。受益于上述优点，该柔性压阻式传感器在精确检测人体活动方面的应用得到了证明。所制备的柔性传感器有望在未来的可穿戴电子设备中显示出巨大的潜力。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.2c04844
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