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  納米纖維氣凝膠具有高孔隙率，低密度，彈性模量大，機械性能好等優(yōu)點，是制備高靈敏和穩(wěn)定性柔性壓阻傳感器的理想載體。然而，基于納米纖維氣凝膠的壓阻傳感器往往是通過高溫碳化有機納米纖維氣凝膠后得到三維導電網(wǎng)絡。高溫熱解導致材料機械性能降低，壓縮回彈性變差，無法滿足柔性壓阻傳感器在靈敏度高、響應速度快、使用壽命長上的應用需求。同時，制備碳納米纖維氣凝膠所需的高溫高壓條件也會帶來大量能耗。

  近日，北京化工大學潘凱教授課題組在化工權威期刊《Chemical Engineering Journal》上發(fā)表了一種以靜電紡醋酸纖維素納米纖維作為骨架材料, 經(jīng)過簡單的吡咯原位聚合和冷凍干燥過程，制備出具有連續(xù)三維導電網(wǎng)絡的聚吡咯交聯(lián)納米纖維氣凝膠柔性壓阻材料（Ultralight Polypyrrole Crosslinked Nanofiber Aerogel for Highly Sensitive Piezoresistive Sensor）。北京化工大學博士研究生秦臻為論文第一作者，趙彪博士和潘凱教授為論文通訊作者，北京化工大學材料學院為論文唯一完成單位。

圖1. 納米纖維氣凝膠制備流程示意圖及相關結構表征。

  如圖1所示，利用聚吡咯和醋酸纖維素納米纖維構筑的三維導電納米纖維氣凝膠材料具有大比表面積、高孔隙率以及穩(wěn)定的結構。由于其內(nèi)部獨特的孔隙結構以及豐富的導電通路，所制備的柔性壓阻傳感器具有14.67 mg cm^-3的超低體積密度，在0~24 kPa的壓力范圍內(nèi)靈敏度高達60.28 kPa^-1。同時，它的響應與回復時間能夠分別低至90 ms和40 ms, 并能夠承受超過13000次以上的循環(huán)按壓，如圖2所示。

圖2. 導電氣凝膠的壓阻性能表征

  通過納米纖維氣凝膠與導電高分子的復合，能夠獲得具有超高靈敏度和寬壓力范圍的新型柔性壓阻材料。簡單的制備工藝和優(yōu)異的壓阻性能使它在智能可穿戴傳感領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。同時該納米纖維氣凝膠也為發(fā)展下一代柔性可穿戴壓阻傳感器提供了新思路，為大規(guī)模生產(chǎn)具有高穩(wěn)定性的純聚合物柔性壓阻傳感器開辟了一條新途徑。

  原文鏈接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S1385-8947(21)03231-9