成果简介
石墨烯气凝胶因其有序的微观结构和导电网络，为未来人机界面高性能压力传感器的开发带来了巨大前景。然而，多孔微结构的固有刚度导致应变感应范围有限，从而阻碍了其应用。本文，西安交通大学陈飞 教授团队等在《Nano Lett》期刊发表名为“Microstructure-Reconfigured Graphene Oxide Aerogel Metamaterials for Ultrarobust Directional Sensing at Human–Machine Interfaces”的论文，研究通过在专用截面平面上将微结构从蜂窝状重新配置为屈曲结构，实现了一种各向异性交联壳聚糖和还原氧化石墨烯（CCS-rGO）气凝胶超材料。重新配置后的 CCS-rGO 气凝胶显示出定向超弹性和非凡的耐久性（在定向压缩应变≤0.7 的条件下，经过 20 000 次循环后，结构无明显损坏）。CCS-rGO 气凝胶压力传感器具有 121.45 kPa-1 的超高灵敏度、前所未有的传感范围以及稳定的机械和电气性能。气凝胶传感器可用于监测人体运动、控制机器人手，甚至集成到柔性键盘中播放音乐，这为未来的人机界面开辟了广阔的应用前景。
图文导读
图1. CCS-rGO气凝胶超材料的制造和表征
图2.横截面中平面微观结构转变的力学
图3.CCS-rGO气凝胶具有强大的定向机械传感性能
图4.CCS-rGO基于气凝胶的多模态压力传感器，适用于不同场景。
小结
综上所述，通过将气凝胶材料的微观结构从蜂窝结构重新配置为屈曲结构，开发了一种新的CCS-rGO气凝胶超材料技术。气凝胶超材料可以承受较大的外部压缩应变，并表现出平滑的压力-应变曲线，以实现更宽的感应范围。值得注意的是，CCS-rGO 气凝胶可以承受 20 000 次 70% 压缩和 86.2% 应力保持的循环，在 Z 轴（垂直于层层）方向上表现出优异的力学性能，具有 121.45 kPa 的超灵敏度–1.组装了一组丰富的基于 CCS-rGO 气凝胶超材料的传感原型，以展示它们在人体运动检测、机械手操作和电子键盘操作方面的潜力。
文献：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c03706
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