北京石墨烯技术研究院《AMT》：基于石墨烯气凝胶的压力传感器，具有梯度结构，用于细微的生理信号和运动监测

成果简介

高性能柔性可穿戴压力传感器需要简单的制备方法和精心设计的结构。石墨烯气凝胶具有高孔隙率、良好的可压缩性和良好的导电性等优异特性，因此作为柔性压力传感器备受关注。然而，在传感器内精确控制石墨烯气凝胶的三维结构仍然具有挑战性，这限制了其检测灵敏度和应用范围。

本文，北京石墨烯技术研究院 王旭东团队、西安交通大学黄占东特聘研究员等在《ADVANCED MATERIALST ECHNOLOGIES》期刊发表名为“Graphene Aerogel-Based Pressure Sensors with Gradient Structure for Subtle Physiological Signals and Motion Monitoring”的论文，研究提出了一种冷冻辅助转移印刷策略（FATPS），用于制造具有梯度结构的高性能石墨烯气凝胶传感器。与使用模具方法制备的传感器相比，通过 FATPS 制备的传感器的灵敏度提高了近十倍。

此外，梯度结构使石墨烯压力传感器在 0.1-50 kPa 的压力范围内具有出色的可靠性和快速响应时间（50ms）。该传感器能够监测和识别各种生理活动，包括脉搏、发声、咳嗽、吞咽和手指弯曲。预计该传感器在医疗诊断、残疾辅助和运动损伤预防等方面具有显著的潜在应用价值。

图文导读

图1、GGAS的制造过程示意图。

图2、气体的机电表征

图3、GO气凝胶示意图和形貌

图4、FATPS制备的传感器的机电特性

图5、GGAS在检测细微和大型人体运动中的应用

小结

在这项工作中，通过FATPS制备了石墨烯压力传感器，由于界面层的存在，灵敏度提高了近十倍。FATPS具有制备步骤简单、适用于多种材料、易于结构调节等优点。该方法制备了孔密度由高到低分布的GGAS。在不同结构的配合下，传感器在整个宽检测范围内具有高灵敏度和快速响应时间（50 ms）。在不同的测试速率和相同的力下，传感器的信号响应变化不明显，可靠性高。经过525次的反复循环，它仍然具有良好的稳定性。此外，GGAS还可以实现对脉搏、发声、运动等的实时监测，未来可应用于辅助医学、运动科学、助残等领域。

文献：https://doi.org/10.1002/admt.202302169