开发兼具优异力学性能与传感功能的家具缓冲材料，对实现非侵入式长期健康监测至关重要。本文，安徽农业大学Yong Guo、陈玉霞 教授在《ADVANCED SCIENCE》期刊发表名为“Biomimetic Multiscale-Structured Biomass Graphene/Polyurethane Sponge Composite for Flexible Pressure Sensors and Intelligent Cushioning Materials”的论文，研究通过仿生多尺度结构设计，将聚氨酯（PU）海绵的宏观力学支撑与气凝胶的微观传感特性协同整合，提出多功能导电海绵（MAPU）。生物质衍生的石墨纳米片作为导电单元，在PU海绵骨架上原位构建出三维互穿气凝胶网络。
这种独特的异质结构在保持PU海绵柔韧性的同时，展现出卓越的压阻传感性能：高灵敏度（0-53kPa范围内达0.821kPa⁻¹）、宽响应范围（最高达242kPa）、快速响应时间（≤50毫秒）及优异循环稳定性（>30,000次循环）。同样重要的是，MAPU还具备可水洗性、阻燃性、透气性和吸音性，使其适用于家庭应用场景。由MAPU传感器阵列构成的智能床垫可实现睡眠姿势的实时监测与精准识别，并具备褥疮风险预警功能。这项工作为先进智能家居技术和持续健康监测系统提供了高性能、多功能且高安全性的核心材料解决方案。
图1、a) Schematic diagram of wood growth process; b) biomimetic design of multiscale structures; c, d) MAPU enabling customization of size and shape; e) excellent flexibility and agility of MAPU; f) comparison of soaking states of aerogel–PU (APU) and MAPU; g) process diagram for integrating MAPU sensor array into a smart mattress.
为满足智能家居与医疗健康领域对柔性传感器的迫切需求，本研究提出了一种极具前景、低成本且可持续的解决方案。我们高效地将农业废弃物（LV）转化为生物质衍生的石墨纳米片。通过创新的分级组装方法，以聚氨酯海绵为基体构建了多功能导电海绵（MAPU）。该材料的核心优势在于其多级导电网络与弹性骨架的无缝融合，赋予其卓越的传感性能，足以满足人体健康监测与智能交互应用需求（灵敏度：0.821 kPa−1，响应范围：242 kPa，超过30,000次循环仍保持稳定响应）。
除核心传感性能外，本研究更注重实际部署与现实功能。通过精心材料设计，MAPU兼具可水洗性、阻燃性、透气性及吸音性等多重实用特性。这种整体化设计催生了真正面向应用的智能材料。搭载该传感器的智能床垫成功实现人体姿势实时识别，并能智能预警压疮风险。
本研究实现了低价值农业废弃物向高性能智能设备的转化。由此不仅开辟了高性能柔性传感器大规模低成本制造的新路径，更蕴含着推动智能传感技术深度融入家庭生活的巨大潜力。最终目标是将个性化健康管理与智能生活方式推向全新阶段。
文献：https://doi.org/10.1002/advs.202517511
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
