華南理工大學童真教授課題組

❶ 華南理工大學輕工與食品學院的師資力量

教授
蔡俊鵬 陳 港 陳克復 陳 峰
郭祀遠 何北海 黃惠華 姜建國
李 琳 李友明 林 鹿 劉煥彬
寧正祥 錢公望 丘泰球 石 磊
溫其標 吳 暉 武書彬 肖惠寧
楊曉泉 葉 君 於淑娟 余 龍
曾慶孝 詹懷宇 張水華 張學武
張 曾 趙謀明 鄭建仙 宗敏華
高群玉 李汴生 何小維 曾新安
研究員
陳廣學 諶凡更 付時雨 孫潤倉
副教授
敖日格勒 陳 谷 陳 健 陳小泉
陳 中 扶 雄 鄭必勝 高文宏
胡 飛 胡松青 張宏偉 張立彥
李 冰 李 軍 李 理 李忠彥
林慶生 劉通訊 羅發興 芮漢明
沈文浩 唐愛民 唐傳核 魏 東
肖凱軍 熊 犍 許喜林 楊仁黨
張本山
副研究員
陳 玲 胡 健 黃立新 李繼庚
梁 雲 王永華 周雪松
高級工程師
曹國平 陳金中 陳 榮 陳元彩
樊慧明 黃放輝 黃運賢 雷以超
李國基 劉建安 劉明友 劉映堯
余以剛 曾靖山 朱小林
工程師
胡慶喜 雷利榮 李廣勝 劉士亮
龐春生 田英姿 萬小芳 吳姣平
講師
陳奇峰 崔 春 范曉丹 耿予歡
侯 軼 黃 強 李兵雲 李軍榮
李 寧 李曉鳳 李曉璽 李彥萍
林偉鋒 劉傳富 劉冬梅 劉 穎
婁文勇 羅志剛 莫立煥 齊軍茹
錢麗穎 任嬌艷 任俊莉 阮 征
蘇健裕 唐語謙 陶勁松 王 娟
王啟軍 王欽雯 王 煒 王習文
王小英 王 宜 王兆梅 吳 虹
肖仙英 徐 峻 徐榮雄 楊 飛
袁爾東 張春輝 趙光磊 趙海鋒
趙麗紅 趙強忠 朱 良 朱思明
朱志偉 庄軍平 楊 進

❷ 華南理工大學：新方法制備碳氣凝膠，用於柔性電子器件

本文要點：

提出一種納米纖維碳連接方法，通過氣泡模板法制備超輕 rGO/CNF 碳氣凝膠（CAG）。

成果簡介

超輕、高壓縮性和超彈性的碳材料在可穿戴和柔性電子器件中有很大的應用前景，但由於碳材料的脆性，其制備仍然是一個挑戰。 華南理工大學劉傳富教授團隊在《CHEMNANOMAT》 期刊發表名為「Enhancing the Mechanical Performance of Reced Graphene Oxide Aerogel with Cellulose Nanofibers」的論文， 研究通過 增強纖維素納米纖維 (CNF) 的氧化石墨烯 (GO) 液晶穩定氣泡成功制備了超低密度、高機械性能的碳氣凝膠 。

還原氧化石墨烯（rGO）納米片中引入CNF後，通過焊接效應增強了rGO納米片之間的相互作用，限制了rGO納米片的滑移和微球之間的剝離，從而顯著提高了材料的力學性能。所制備的碳氣凝膠具有超高的壓縮性（高達99%的應變）和彈性（在50%應變下10000次循環後90.1%的應力保持率和99.0%的高度保持率），通過各種方法制備的碳氣凝膠均優於現有的氣泡模板碳氣凝膠和許多其它碳材料。這種結構特徵導致了快速穩定的電流響應和對外部應變和壓力的高靈敏度，使碳氣凝膠能夠檢測非常小的壓力和從手指彎曲到脈搏的各種人體運動。這些優點使得碳氣凝膠在柔性電子器件中具有廣闊的應用前景。

圖文導讀

圖1、rGO/CNF 碳氣凝膠的制備示意圖（a）和 CNF 之間以及 CNF 和 GO 之間的相互作用（b）。沒有 (c) 和 (d) 交叉偏振器的 GO/CNF 氣泡乳液的 POM 圖像。CAG (e) 的 SEM 圖像。超輕 CAG 立在花瓣上的照片 (f)。

圖2.GO (a) 和 CNF (b) 的 AFM 圖像和相應的高度圖像。GO（c 和 d）和 GO/CNF（e 和 f）的 SEM 圖像顯示了 CNF 在起皺的 GO 納米片中的分布。rGO (g) 和 rGO/C-CNF (h) 的 TEM 圖像揭示了 C-CNF 在 rGO 納米片中的均勻分布。

圖3.宏觀可視化顯示 rGO/CNF 碳氣凝膠的超彈性（a）。具有不同 CNF 含量的碳氣凝膠的密度（b）。AG 和 CAG-X 在 50% 應變下的應力-應變曲線 (c)。AG 和 CAG-X 在 50% 應變下經過 1000 次壓縮循環後的應力保持率和高度保持率（d）。AG、CAG-5、CAG-10、CAG-20、CAG-30 和 CAG-50 (e) 的 SEM 圖像。

圖4、說明 AG (a) 和 CAG (b) 的可壓縮性和彈性機制的示意圖。CNF碳納米纖維將rGO納米片焊接在一起，限制了rGO納米片的滑動，從而提高了機械強度和抗疲勞性。rGO/CNF 納米片的有限元模擬（c）。

圖5、CAG-20 具有超強的壓縮性、彈性和抗疲勞性。CAG-20 在不同壓縮應變下的應力-應變曲線 (a)。50% 應變下 1、1000、10000 和 20000 次循環的應力-應變曲線 (b)。極端應變為 99% 時的應力-應變曲線 (c)。90% 應變下 200 次循環的應力-應變曲線 (d)。CAG-20 壓縮前的 SEM 圖像（e）。CAG-20 在 50% 應變下經過 20,000 次壓縮循環後的 SEM 圖像 (f)。各種碳材料的應力/密度指數 (g)、應力保持率 (h) 和高度保持率 (i) 的比較。

圖6.應變/應力——CAG-20 的電流響應和靈敏度。應變為 10% 至 70% (a) 時的電流強度。在 50% 應變和 1 V 的恆定電壓下，1000 次循環的電流輸出 (b)。0-100 Pa 時的線性靈敏度（插入：0.1-7 kPa 時的靈敏度）(c)。組裝基於 CAG-20 的感測器 (d)。來自輕壓 (e)、手指彎曲 (f)、肘部彎曲 (g) 和面部表情 (h) 的電流信號。脈搏信號檢測（i）。

小結

綜上所述，通過GO液晶的氣泡模板法制備了具有低密度、高機械和感測性能的rGO/CNF碳氣凝膠。碳化的 CNF 通過增強 rGO 納米片之間的相互作用，在提高碳氣凝膠的機械強度和結構穩定性方面發揮著至關重要的作用。 碳氣凝膠表現出超高的壓縮性和彈性，以及抗疲勞性。高機械性能和穩定的微觀結構賦予碳氣凝膠快速穩定的電流響應和高靈敏度。因此，它在用於檢測生物信號的可穿戴設備中具有巨大的應用潛力。

鏈接：https://doi.org/10.1002/cnma.202100150

文獻：