成果简介
石墨烯气凝胶（GA）具有密度低、导电性高、孔隙率高、力学性能好等特点，作为压阻式传感器具有重要的应用潜力。然而，制造具有良好机械性能和优异传感性能的GA基传感器仍然具有挑战性。本文，上海大学张齐贤等研究人员在《 Chem Eur J》期刊发表名为“Synthesis of Superelastic, Highly Conductive Graphene Aerogel/Liquid Metal Foam and its Piezoresistive Application”的论文，研究提出了液态金属改性GAs（GA/LM）用于开发一种优良的GA基传感器。具有三维互连层状结构的GA/LM具有41 KPa的优异压应力和快速响应时间（<20 ms）。虽然一般柔性GA复合材料不能在不发生塑性变形的情况下压缩超过80%的应变，但GA/LM在90%的应变下表现出60 kPa的高抗压强度。基于GA/LM-2制造了实时压力传感器，用于监测行走过程中的吞咽、脉搏跳动、手指、手腕和膝盖弯曲，甚至足底压力。这些出色的特性使健康检测具有潜在的应用。
图文导读
方案1 、GA/LM制造工艺方案。
图1、 (a) GA/LM-2的XRD图谱，(b)拉曼光谱，(c) XPS光谱。(d) C1s的高分辨率XPS剖面和(e, f) Ga3d和Ga2p的高分辨率XPS剖面
图2 、材料形貌图
图3 、(a) GA/LM-2的电阻率，(b) GA/LM-1.5和GA/LM-2在25 ~ 800℃升温速率为10℃min-1时的TGA曲线，(C) N2吸附-解吸等温线，(d) GA和GA/LM-2的孔径分布曲线。
图4、显示GA/LM的力学性能(a)和电导率(b)的照片。
图4. (a) GA/LM-2的密度和电导率。(b)制备的GA/LM-2传感器的响应时间。(c)不同设定应变下GA/LM-2气凝胶的I-V曲线，(d)不同设定应变下GA/LM-2气凝胶的I-V曲线，(e, f) GA/LM-2的I-t曲线
图5、GA/LM气凝胶压力传感器的传感应用
小结
综上所述，采用气泡模板法成功制备了GA/LM复合材料。所得多孔GA/LM具有较高的导电性和机械稳定性。压阻式传感器具有优异的压缩弹性，响应速度快，恢复时间小于20ms。此外，随着压力的增加，GA/LM的电阻率比GA低23倍。这可以归因于LM在石墨烯纳米片表面的聚集，这提供了更多的导电路径。因此，GA/LM可以作为生产压阻式传感器的高性能材料。这项研究为多孔材料和LM在可穿戴传感器、柔性电子和机器人等广泛领域的应用开辟了一条新的途径。
文献：https://doi.org/10.1002/chem.202303594
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