成果简介
由于石墨烯纳米片之间存在较强的π-π堆叠力和范德华力，石墨烯气凝胶的机械脆性成为制约其多功能应用的主要缺陷。本文，北京化工大学 赵彪 见习副教授、潘凯 研究员团队等在《Adv. Mater. Technol》期刊发表名为“Lightweight Nanofiber-Reinforced Pyrrole-Reduced Graphene Oxide Aerogel for Pressure Sensor and Oil/Water Separation Material”的论文，研究开发了一种新颖而简单的一维纳米纤维增强二维吡咯还原氧化石墨烯（GO）以构建三维石墨烯气凝胶（GA）。
吡咯能有效地将氧化石墨烯还原成石墨烯，而原位聚合的聚吡咯（PPy）则能提高石墨烯气凝胶的导电性。得益于醋酸纤维素（CA）电纺纳米纤维和交联剂 PPy 在石墨烯框架上的协同增强作用，轻质 GA 表现出令人满意的机械性能。组装后的柔性压阻传感器具有 32.39 kPa-1 的高灵敏度和高达 65.3 kPa 的宽检测范围，可承受10 000次以上的循环。作为一种高性能的可穿戴压力传感器，它在人体运动和健康信号监测领域有着广阔的应用前景。特别值得一提的是，多孔GA还被证明是一种高效的油水分离材料，对各种油类和有机溶剂具有很强的吸附能力（56.9-115.2 g g-1）。
图文导读
图1、a） GA的制备过程示意图，b）不同制备阶段的反应体系状态，c）轻质GA的照片。
图2、a） GO和不同GAs的XPS谱图，b）GO的C 1s谱图，c）GA的C 1s谱图，d）GO和GA的XRD曲线，e）GO和GA的拉曼光谱，f）GO和GA的TG曲线。
图3、a） 不同CA纳米纤维含量的GA密度，b）不同CA纳米纤维含量GA的压缩应力-应变曲线，c）不同吡咯：GO比的GA压缩应力-应变曲线，d）GA内部多孔结构的SEM截面图，e）抗压强度增强机理示意图。
图4、a） GA在不同吡咯：GO比下的电阻率和电导率， b） GA在不同压力下的I-V曲线， c） GA在不同应变下的I-T曲线， d） 基于GA-5：1的压阻传感器的灵敏度， e）传感器的电阻变化过程， f） GA在不同压缩频率下的I-T曲线， g）GA的加载-卸载循环试验， h） 与其他石墨烯气凝胶衍生压阻式传感器的传感性能比较。
图5、a） GA衍生的可穿戴压力传感器的应用，b）手腕脉冲信号，c）手指弯曲信号，d-f）不同姿势下足部压力分布的信号。
图6、a） GA和HGA的表面亲水性和疏水性， b） 不同MTS疏水处理次数下GA的水接触角， c） HGA对各种油类和有机溶剂的吸附能力， d） 利用HGA从水底吸收四氯甲烷， e） 利用HGA从水面吸收大豆油， f）HGA对正己烷的循环吸附特性。
小结
综上所述，报道了一种新型的一维纳米纤维增强二维吡咯还原GO策略，用于构建导电三维石墨烯气凝胶。吡咯有效地将GO还原为rGO，原位聚合的PPy赋予GA高导电性。同时，均匀分布的CA纳米纤维支撑了整个导电rGO骨架，增强了GA的力学性能。得益于CA纳米纤维和PPy在石墨烯骨架上的协同增强作用，该一维/二维混合气凝胶组装柔性压阻传感器表现出32.39 kPa−1的高灵敏度（≤30.5 kPa）和高达65.3 kPa的宽检测范围。该传感器可承受超过10 000次的加载-卸载循环，作为高性能可穿戴设备，在人体运动和健康信号监测方面具有广阔的应用前景。此外，轻质多孔GA也被证明是一种优异的油水分离材料，具有很高的吸附能力（56.9–115.2 g g−1）用于疏水处理后的各种油类和有机溶剂。
文献：https://doi.org/10.1002/admt.202300739
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
