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北化贾晓龙教授、杨小平教授团队CEJ:分级多孔石墨烯膜在超高压传感领域的突破性研究

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2024-08-17 07:50
    

主要观点总结

本文介绍了压力传感器在智能电子设备中的应用及其重要性,特别是高压和超高压传感器。针对传统压阻式压力传感器在高压传感方面的瓶颈,北京化工大学材料科学与工程学院贾晓龙教授和杨小平教授团队提出了一种基于构象互锁构建分级多孔石墨烯膜(PGM)的新方法。该传感器在超高压范围内表现出高灵敏度,具有广泛的应用前景。

关键观点总结

关键观点1: 压力传感器的重要性

压力传感器在智能电子设备中扮演重要角色,连接物理世界与数字世界,广泛应用于航空航天、人机交互、运动检测和结构健康监测等领域。

关键观点2: 传统压力传感器的瓶颈

基于氧化石墨烯(GO)的传统压阻式压力传感器在高压和超高压传感方面存在局限性,由于纳米片之间点对点接触机制的限制,导致其低模量。

关键观点3: PGM传感器的创新

北京化工大学材料科学与工程学院贾晓龙教授团队提出了一种基于构象互锁构建分级多孔石墨烯膜(PGM)的新方法。该方法通过π-π共轭相互作用锁定氧化石墨烯(GO)纳米片的三维皱缩构象,构建了具有分级多孔结构的柔性石墨烯膜(PGM)。

关键观点4: PGM传感器的性能

PGM柔性传感器在高达2000 kPa的压力范围内表现出前所未有的高压响应,其灵敏度在1-600 kPa和600-2000 kPa压力范围内分别达到1.1和0.7 kPa −1 ,并在超过10,000次循环的高压稳定性测试中表现出优异的性能。

关键观点5: PGM传感器的应用

PGM传感器不仅可用于实时监测压力容器模型的充气/放气过程,还能检测人体运动。其分级多孔结构为开发超宽范围和超高压传感设备提供了新的方向,具有在结构健康监测、个人健康护理和医疗诊断等领域的广阔应用前景。


文章预览

在智能电子设备的世界中,压力传感器扮演着至关重要的角色,它们是连接物理世界与数字世界的桥梁。从航空航天到人机交互,从运动检测到结构健康监测,压力传感器的应用无处不在。理想的压力传感器需在广泛的压力范围内具备高灵敏度,能够涵盖从触觉到低中压,以及高压甚至超高压的各个压力区间。然而,传统的基于氧化石墨烯(GO)的压阻式压力传感器由于纳米片之间点对点接触机制的限制,导致其低模量,因而在高压甚至超高压传感方面存在瓶颈。 为了解决这一问题, 北京化工大学材料科学与工程学院 贾晓龙教授 、 杨小平教授 团队 在《 Chemical Engineering Journal 》上发表了一篇创新性研究论文, 提出了一种基于构象互锁构建分级多孔石墨烯膜(PGM)的新方法。 研究通过π-π共轭相互作用,锁定氧化石墨烯(GO)纳米片的三维皱缩构 ………………………………

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