中南林科大吴献章/兰州化物所王金清：超轻GO杂化CNTs气凝胶增强电子和机械性，用于压阻传感器
2021年5月31日 10:28浏览：1976
由于在单个结构中具有一个（纳米管）和两个（石墨烯）尺寸特征的协同效应，极低密度的碳纳米管
/石墨烯混合气凝胶（CNG）是用于制造柔性器件的高潜力活性材料。然而，克服低电导率和劣质的CNG机械性能之间的长期难题仍然是一项艰巨的任务。
最近
，
中南林业科技大学
吴献章博士
，和中科院兰州化物所
王金清研究员
团队
通过
十二烷基硫酸钠（SDS）的三重作用设计，即锚定金属离子，分散碳纳米管和诱导自发光，可以轻而易举地制造出具有出色的电子导电性和机械弹性的超轻CNG气凝胶（1.52 mg cm
-3
）。
结果表明，Ba
2+
可以通过与SDS偶联以增强片间相互作用而有效地锚固在GO中间层中，
从而显着改善机械性能（杨氏模量高达
18.3 kPa）。密度泛函理论计算表明，锚定的Ba
2+
作为分子桥可以有效地降低GO片之间的隧穿势垒，并促进电子的多方向和快速传输，从而导致CNG的高电导率（12.55 S cm
-1
）。利用这些功能，已经证明了利用非凡的CNG作为活性材料在柔性传感设备中的潜在应用，具有非凡的传感性能，包括高灵敏度（48.6 kPa
-1
），超低检测限（10 Pa）和超快响应（ 18
m
s）。
相关论文以题为
Ultralight GO-Hybridized CNTs Aerogels with Enhanced Electronic and Mechanical Properties for Piezoresistive Sensors
发表在《
ACS Appl. Mater. Interfaces
》上。
图
1.
（a）制作K-CNG的示意图。（b）Ba（DS）2-CNT的示意图。（c）超轻量（ρ= 1.52 mg cm
–3
）的K-CNGs气凝胶站在蒲公英上。
图
3.样品的结构和化学成分表征。
（a）TEM和（b）K-CNG的放大TEM图像。（c）P-CNG和K-CNG的拉曼光谱。（d）K-CNG，（e）GO气凝胶和（f）P-CNG的扫描电子显微镜（SEM）图像。
图
4.
密度为1.52 mg cm
-3
的各种样品的机械性能。
团队采用了三重作用设计的
SDS，配备了锚定金属离子，分散碳纳米管和诱导自组装，展示了具有集成特征的超低密度K-CNG，包括高电子电导率（12.55 S cm
–1
），出色机械性能（杨氏模量高达18.3 kPa）和远程有序分层结构。所有结果都证明了锚定的Ba
2+
在增强机械性能和电子传导性方面均提供了便利，为克服超低密度K-CNGs在弹性和电子传导性方面长期存在的困境提供了便捷的途径。
综上所述，这些特性使K-CNG可以用作制造压力传感器的活性材料，该传感器具有10 Pa的低检测极限，超快的响应时间
（
18 ms）和令人着迷的人体检测功能。
团队
希望
该
制造策略可能会提供一种制备其他高性能CNG的有效方法，从而开创了用于柔性传感设备的活性材料的新纪元。
参考文献
：
doi.org/10.1021/acsami.1c04080
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