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(guó)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)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(jià)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。
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(shí)，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(gè)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）。
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(shí)103、5 kPa-1，0-18 kPa時(shí)27、2 kPa-1），使得材料具有優(yōu)異的傳感性能（圖4）。組裝成簡(jiǎn)易傳感器后可檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)與表情變化，如關(guān)節(jié)活動(dòng)、面部表情、發(fā)音識(shí)別等。此外，該材料還可檢測(cè)人體脈搏信號(hào)，在壓力傳感與人體生物信號(hào)方面具有重要的應(yīng)用前景。
