成果简介

本文，山东大学曾志辉教授、南洋理工大学Xuehong Lu等研究人员在《Small》期刊发表名为“Sustainable-Macromolecule-Assisted Preparation of Cross-linked, Ultralight, Flexible Graphene Aerogel Sensors toward Low-Frequency Strain/Pressure to High-Frequency Vibration Sensing”的论文，研究通过简单的冷冻干燥和热退火制备超轻且高度灵活的气凝胶传感器，由还原的氧化石墨烯与可持续大分子衍生的碳交联而成。交联石墨烯纳米片和微米级蜂窝孔的协同组合使气凝胶具有优异的性能，包括优异的压缩性和回弹性、良好的机械强度和耐久性、优异的耐火性和出色的机电传感性能。

相应的气凝胶传感器在0.2V 的超低电压下工作，即使在超过300 ° C 的温度下也能有效响应宽范围的应变（0.1-80%）和压力（13 - 2750 Pa） 。此外，超高压压力灵敏度 10 kPa-1并实现了出色的传感稳定性和耐用性。引人注目的是，气凝胶传感器还可以感应高达 4000 Hz 的超高频振动信号，持续并大于1000 000 次循环，显着优于其他传感器。这些成功证明了基于交联石墨烯的仿生气凝胶在灵敏监测机械信号方面的卓越性能，例如，作为监测人体运动的可穿戴设备，以及用于工程结构裂缝的无损监测，显示了气凝胶传感器作为下一代电子产品的巨大潜力。

图文导读

图1、制备流程、结构和机械性能。

图2、超轻、交联石墨烯基气凝胶传感器的应变传感性能

图3、超轻、交联石墨烯基气凝胶传感器的压力传感性能。

图4、超轻、交联石墨烯基气凝胶传感器的高频振动传感性能。

图5、超轻、交联石墨烯基气凝胶传感器的应用演示

小结

在这项研究中，通过简便的定向冷冻干燥和热退火，成功地从 GO 和可持续的亲水性大分子（如生物质木质素）制备了一种超轻、高度灵活、交联的石墨烯基仿生气凝胶。交联石墨烯仿生气凝胶传感器的高灵活性和鲁棒性、超低密度和出色的压阻传感能力使其成为可穿戴传感器，用于灵敏可靠地监测各种频率或幅度的各种机械信号和人体运动，以及无损监测工程结构上的裂缝。

文献：

https://doi.org/10.1002/smll.202202047