隨著柔性器件和可穿戴設(shè)備的發(fā)展,柔性碳材料受到了各國研究人員的廣泛關(guān)注,但由于碳材料的脆性,制備兼具高壓縮、高回彈、抗疲勞、超靈敏傳感的碳材料仍具很大的挑戰(zhàn)性。

最近,華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過使用殼聚糖作為可再生碳源,纖維素納米晶體(CNC)作為納米增強(qiáng)材料制備了一種新型全生物質(zhì)彈性碳材料(圖1)。該氣凝膠不僅具有優(yōu)異的機(jī)械性能(50000次循環(huán)后高度保留94%),而且具有極高的寬范圍線性靈敏度,在壓力傳感、可穿戴電子器件等方面具有重要的應(yīng)用價值。相關(guān)論文發(fā)表于ACS Applied Materials and Interfaces,胡藝潔為該論文的第一作者,鐘林新、彭新文為共同通訊作者。

纖維素納米晶體制備了一種新型全生物質(zhì)彈性碳材料

圖2表明材料具有連續(xù)、取向的片層結(jié)構(gòu)。當(dāng)壓縮應(yīng)力垂直于波浪狀層施加時,由于單位面積應(yīng)變較小,波浪形結(jié)構(gòu)可以經(jīng)受較大的幾何變形,并在壓縮力釋放后立即恢復(fù)其原始形狀(圖1)。最優(yōu)條件下,材料可在應(yīng)力保留基本不變的前提下承受90%的循環(huán)壓縮,表現(xiàn)了優(yōu)異的可壓縮性。且可在50%應(yīng)變下承受50000圈循環(huán)壓縮,或70%應(yīng)變下持續(xù)壓縮兩個月并保持應(yīng)力或高度基本不變。另外,材料穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)使其可反彈鋯珠(圖3)。

纖維素納米晶體制備了一種新型全生物質(zhì)彈性碳材料

由于該碳?xì)饽z獨(dú)特的片層結(jié)構(gòu),不僅材料的靈敏度非常高,且線性靈敏度高、線性范圍廣(0-10 Pa時103、5 kPa-1,0-18 kPa時27、2 kPa-1),使得材料具有優(yōu)異的傳感性能(圖4)。組裝成簡易傳感器后可檢測人體運(yùn)動與表情變化,如關(guān)節(jié)活動、面部表情、發(fā)音識別等。此外,該材料還可檢測人體脈搏信號,在壓力傳感與人體生物信號方面具有重要的應(yīng)用前景。

纖維素納米晶體制備了一種新型全生物質(zhì)彈性碳材料

相關(guān)新聞

微信
微信
電話 QQ
返回頂部