成果简介
本文，中国科学院兰州化学物理研究所王金清研究员、杨生荣研究员团队等在《Carbon》期刊发表名为“Super durable graphene aerogel inspired by deep-sea glass sponge skeleton”的论文，研究受深海玻璃海绵启发，采用一种简便的水热自组装策略制备了具有多尺度分层细胞结构的还原氧化石墨烯（rGO）气凝胶。rGO气凝胶的这种分层细胞结构是通过将碳壁变为细胞结构而获得的，可以从纳米到宏观分解为六个层次。值得注意的是，经过多步缩减的rGO 气凝胶在超高压缩下显示出显著的柔韧性和韧性：在90%的高应变下20000次压缩循环后，原始高度的99.9%保持不变，而高度的79.8%在99%的极端应变下经过10 000次压缩循环后仍然保持不变。
此外，rGO气凝胶表现出出色的抗压强度：99%应变下的应力为1.5 MPa，强度与密度之比为177kPa cm3 mg−1，克服了一般石墨烯气凝胶耐应力能力低的缺点。此外，rGO气凝胶显示出42.7Sm-1的高电导率和异常稳定的电流信号响应，即使在极端应变下经过数万次压缩循环 (99%) 也是如此。这种石墨烯气凝胶的优异性能证明了其作为具有高稳定性和宽检测范围的压阻传感器的巨大潜力。
图文导读
图1。NGCA-X和C-NGCA-X气凝胶的制备
图2。NGCA-10和C-NGCA-10气凝胶具有出色的回弹性、超压缩性和高抗疲劳性。
图3、rGO气凝胶的压缩机制
图4。C-NGCA-10用于应变和压力传感器的电信号响应
图5。基于 C-NGCA-10 的传感器，用于检测人体脉搏和其他运动
小结
总之，以深海玻璃海绵骨架为启发制备的rGO气凝胶。具有超低密度（≤10 mg cm -3)、高导电性、优异的机械性能（包括优异的弹性、高强度密度比和抗疲劳性）以及在超大应变下的超稳定电流信号响应。优异的性能主要归功于这种 rGO 气凝胶从纳米到宏观的结构层次，其中小的低级细胞分散并缓冲外力，以保护结构在受到极端压缩时不被破坏，以及高质量的rGO层间相互作用。因此，这种rGO气凝胶展示了其作为可穿戴应变传感器的实际应用潜力。
文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.01.055
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