本文，山东理工大学尹广超、郑州大学卢思宇教授等在《ADVANCED MATERIALS》期刊发表名为“Polyurethane Nonwovens Integrated with Nanocomposite as Twist-Assisted Healing Flexible Sensor for Ultrasensitive Room-Temperature NO2 Detection”的论文，研究通过将还原氧化石墨烯（rGO）作为导电介质依次引入聚氨酯（PU）无纺布，再以金/钯纳米颗粒（Au/Pd NPs）和聚噻吩（PEDOT）复合材料作为核心传感层进行修饰，成功开发出一种扭转辅助自愈合柔性传感器，可在室温下实现对二氧化氮（NO₂）的超灵敏选择性检测。优化后的Au/Pd&PEDOT@rGO@PU传感器在宽NO₂浓度范围（0.1–800 ppm）内展现卓越性能：灵敏度显著提升（约27%/1 ppm）、响应/恢复速率迅捷（7s/38s）、检测限达超低水平（2 ppb），并在28℃条件下保持优异选择性。
这种卓越的NO₂传感性能源于协同效应：外层PEDOT涂层暴露大量传感位点，Au/Pd纳米粒子发挥优异催化作用，而rGO骨架则加速电荷转移。更重要的是，该传感器展现出卓越的机械性能，包括良好的坚固性、扭转辅助自愈能力和优异的防水性。凭借可扩展的制备工艺、简易的结构设计和具有竞争力的检测指标，这种柔性传感器为实际NO₂监测应用提供了极具前景的平台。
图1、Synthesis and characterization. a) Schematic synthesis of Au/Pd&PEDOT@rGO@PU. b–d) Optical microscope image of b) PU, c) rGO@PU, and d) Au/Pd&PEDOT@rGO@PU. e–h) Nanostructure details of Au/Pd&PEDOT@rGO@PU: e) TEM image, f) High-resolution TEM images and the lattice distance of various crystal planes inset. g) High-angle annular dark field (HAADF)-STEM image, h) the overall EDS elements mapping and h1–h6) the individual element mapping of C, N, O, S, Pd, Au, respectively. i) XRD patterns of PU, rGO@PU, Au&PEDOT@rGO@PU, Pd&PEDOT@rGO@PU and Au/Pd&PEDOT@rGO@PU. j) The Raman spectra of GO, rGO, Au/Pd&PEDOT, and Au/Pd&PEDOT@rGO. k) The high-resolution XPS spectra of S2p of Au&PEDOT@rGO@PU, Pd&PEDOT@rGO@PU, and Au/Pd&PEDOT@rGO@PU.
综上所述，通过将Au/Pd&PEDOT@rGO复合材料集成到商用聚氨酯无纺布上，成功开发出一种扭转辅助自愈型柔性传感器，可在室温下实现选择性NO₂检测。优化后的传感器展现出卓越的NO₂传感性能，这归功于三种关键组分的协同效应：PEDOT外层涂层提供丰富的活性传感位点，催化性Au/Pd纳米颗粒增强气体相互作用，而rGO骨架则促进高效电荷转移。该独特结构实现了对低浓度NO₂的稳定选择性检测，室温下检测限达2 ppb的超低水平。理论Eint计算结果证实了其对NO₂相对于干扰气体的选择性。柔性PU纤维基底赋予传感器卓越的机械韧性，兼具可折叠性、可定制性、可扭转性及优异防水性。令人瞩目的是，该传感器展现出独特的扭转自愈能力：断裂段可通过扭转过程有效重组，同时保持传感功能。总体而言，本研究开发的柔性传感器在智能环境NO₂监测和工业NO₂泄漏报警领域具有广阔应用前景。
文献：https://doi.org/10.1002/adma.202509512
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