湖南大学《ACS SCE》:Mg2+调制碳纳米管/单宁酸气凝胶，用于高性能可穿戴压力传感器

1成果简介 

基于三维（3D）碳纳米管的多孔网络由于其优异的导电性和机械柔性，作为柔性/可穿戴传感器应用的活性纳米材料，受到了相当大的关注。本文，湖南大学Chuying Yu、Wenbin Zhong等研究人员在《ACS Sustainable Chem. Eng.》期刊发表名为“Ultrasensitive Mg2+-Modulated Carbon Nanotube/Tannic Acid Aerogels for High-Performance Wearable Pressure Sensors”的论文，研究使用TA作为分散剂和交联剂，并使用Mg2+引入金属-酚网络，可以轻松制备超轻、生物相容和导电的SWCNT/单宁酸（TA）和Mg2+/SWCNT/TA气凝胶。

一个SWCNT@TA核壳结构和SWCNT/TA3:3的低CNT浓度有助于在宽压力范围（0.014–28 kPa）内达到432 kPa–1的高线性灵敏度，而Mg2+调制使Mg2+/SWCNT/TA1:1在0.014–1.05 kPa的压力范围内达到13662 kPa–1。所制备的气凝胶具有高灵敏度、宽工作范围、低检测极限（14Pa）和快速刺激响应（200-300ms）等优异的传感性能，使其能够检测人体生物信号的微小变化和难以察觉的振动，在健康监测、人机界面和各种柔性电子设备的应用中显示出巨大的潜力。

2图文导读  

图1. SWCNT/TA和Mg2+/SWCNT/TA水凝胶的制造过程。

图2. (a) SWCNT/TA1:1, (b) SWCNT/TA3:3, (c) SWCNT/TA5:5, (d) Mg2+/SWCNT/TA1:1, (e) Mg2+/SWCNT/TA3:3, 和 (f) Mg2+/SWCNT/TA5:5气凝胶的SEM图像

图3：（a）水热处理的TA、酸处理的SWCNT、SWCNT/TA3:3气凝胶和Mg2+/SWCNT/TA1:1气凝胶的FTIR光谱。(b) SWCNT/TA3:3气凝胶和Mg2+/SWCNT/TA1:1的XPS调查光谱。(c)SWCNT/TA3:3和(d)Mg2+/SWCNT/TA1:1的高分辨C 1s光谱。

图4. 基于SWCNT/TA和Mg2+/SWCNT/TA气凝胶的压力传感器的机制示意图。

图5. (a) SWCNT/TA3:3, (b) Mg2+/SWCNT/TA1:1在不同压力下相对电流变化（ΔI/I0）的时间依赖性；(c) SWCNT/TA基气凝胶，(d) Mg2+/SWCNT/TA基气凝胶的ΔI/I0vs应用压力和相应压力敏感性。(e) SWCNT/TA3:3和(f) Mg2+/SWCNT/TA1:1在74Pa压力下的循环稳定性。

图6. 实时监测人体动作

3小结 

总之，通过水热和冷冻干燥工艺，已经容易地制备了新型SWCNT/TA和Mg2+/SWCMT/TA气凝胶。所制备的气凝胶具有优异的传感性能，使其能够应用于健康监测、人机交互和柔性领域

文献：

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c05386

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来源：文章来自ACS SCE网站，由材料分析与应用整理编辑。

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