华南理工大学童真教授课题组

❶ 华南理工大学轻工与食品学院的师资力量

教授
蔡俊鹏 陈 港 陈克复 陈 峰
郭祀远 何北海 黄惠华 姜建国
李 琳 李友明 林 鹿 刘焕彬
宁正祥 钱公望 丘泰球 石 磊
温其标 吴 晖 武书彬 肖惠宁
杨晓泉 叶 君 于淑娟 余 龙
曾庆孝 詹怀宇 张水华 张学武
张 曾 赵谋明 郑建仙 宗敏华
高群玉 李汴生 何小维 曾新安
研究员
陈广学 谌凡更 付时雨 孙润仓
副教授
敖日格勒 陈 谷 陈 健 陈小泉
陈 中 扶 雄 郑必胜 高文宏
胡 飞 胡松青 张宏伟 张立彦
李 冰 李 军 李 理 李忠彦
林庆生 刘通讯 罗发兴 芮汉明
沈文浩 唐爱民 唐传核 魏 东
肖凯军 熊 犍 许喜林 杨仁党
张本山
副研究员
陈 玲 胡 健 黄立新 李继庚
梁 云 王永华 周雪松
高级工程师
曹国平 陈金中 陈 荣 陈元彩
樊慧明 黄放辉 黄运贤 雷以超
李国基 刘建安 刘明友 刘映尧
余以刚 曾靖山 朱小林
工程师
胡庆喜 雷利荣 李广胜 刘士亮
庞春生 田英姿 万小芳 吴姣平
讲师
陈奇峰 崔 春 范晓丹 耿予欢
侯 轶 黄 强 李兵云 李军荣
李 宁 李晓凤 李晓玺 李彦萍
林伟锋 刘传富 刘冬梅 刘 颖
娄文勇 罗志刚 莫立焕 齐军茹
钱丽颖 任娇艳 任俊莉 阮 征
苏健裕 唐语谦 陶劲松 王 娟
王启军 王钦雯 王 炜 王习文
王小英 王 宜 王兆梅 吴 虹
肖仙英 徐 峻 徐荣雄 杨 飞
袁尔东 张春辉 赵光磊 赵海锋
赵丽红 赵强忠 朱 良 朱思明
朱志伟 庄军平 杨 进

❷ 华南理工大学：新方法制备碳气凝胶，用于柔性电子器件

本文要点：

提出一种纳米纤维碳连接方法，通过气泡模板法制备超轻 rGO/CNF 碳气凝胶（CAG）。

成果简介

超轻、高压缩性和超弹性的碳材料在可穿戴和柔性电子器件中有很大的应用前景，但由于碳材料的脆性，其制备仍然是一个挑战。 华南理工大学刘传富教授团队在《CHEMNANOMAT》 期刊发表名为“Enhancing the Mechanical Performance of Reced Graphene Oxide Aerogel with Cellulose Nanofibers”的论文， 研究通过 增强纤维素纳米纤维 (CNF) 的氧化石墨烯 (GO) 液晶稳定气泡成功制备了超低密度、高机械性能的碳气凝胶 。

还原氧化石墨烯（rGO）纳米片中引入CNF后，通过焊接效应增强了rGO纳米片之间的相互作用，限制了rGO纳米片的滑移和微球之间的剥离，从而显著提高了材料的力学性能。所制备的碳气凝胶具有超高的压缩性（高达99%的应变）和弹性（在50%应变下10000次循环后90.1%的应力保持率和99.0%的高度保持率），通过各种方法制备的碳气凝胶均优于现有的气泡模板碳气凝胶和许多其它碳材料。这种结构特征导致了快速稳定的电流响应和对外部应变和压力的高灵敏度，使碳气凝胶能够检测非常小的压力和从手指弯曲到脉搏的各种人体运动。这些优点使得碳气凝胶在柔性电子器件中具有广阔的应用前景。

图文导读

图1、rGO/CNF 碳气凝胶的制备示意图（a）和 CNF 之间以及 CNF 和 GO 之间的相互作用（b）。没有 (c) 和 (d) 交叉偏振器的 GO/CNF 气泡乳液的 POM 图像。CAG (e) 的 SEM 图像。超轻 CAG 立在花瓣上的照片 (f)。

图2.GO (a) 和 CNF (b) 的 AFM 图像和相应的高度图像。GO（c 和 d）和 GO/CNF（e 和 f）的 SEM 图像显示了 CNF 在起皱的 GO 纳米片中的分布。rGO (g) 和 rGO/C-CNF (h) 的 TEM 图像揭示了 C-CNF 在 rGO 纳米片中的均匀分布。

图3.宏观可视化显示 rGO/CNF 碳气凝胶的超弹性（a）。具有不同 CNF 含量的碳气凝胶的密度（b）。AG 和 CAG-X 在 50% 应变下的应力-应变曲线 (c)。AG 和 CAG-X 在 50% 应变下经过 1000 次压缩循环后的应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 图像。

图4、说明 AG (a) 和 CAG (b) 的可压缩性和弹性机制的示意图。CNF碳纳米纤维将rGO纳米片焊接在一起，限制了rGO纳米片的滑动，从而提高了机械强度和抗疲劳性。rGO/CNF 纳米片的有限元模拟（c）。

图5、CAG-20 具有超强的压缩性、弹性和抗疲劳性。CAG-20 在不同压缩应变下的应力-应变曲线 (a)。50% 应变下 1、1000、10000 和 20000 次循环的应力-应变曲线 (b)。极端应变为 99% 时的应力-应变曲线 (c)。90% 应变下 200 次循环的应力-应变曲线 (d)。CAG-20 压缩前的 SEM 图像（e）。CAG-20 在 50% 应变下经过 20,000 次压缩循环后的 SEM 图像 (f)。各种碳材料的应力/密度指数 (g)、应力保持率 (h) 和高度保持率 (i) 的比较。

图6.应变/应力——CAG-20 的电流响应和灵敏度。应变为 10% 至 70% (a) 时的电流强度。在 50% 应变和 1 V 的恒定电压下，1000 次循环的电流输出 (b)。0-100 Pa 时的线性灵敏度（插入：0.1-7 kPa 时的灵敏度）(c)。组装基于 CAG-20 的传感器 (d)。来自轻压 (e)、手指弯曲 (f)、肘部弯曲 (g) 和面部表情 (h) 的电流信号。脉搏信号检测（i）。

小结

综上所述，通过GO液晶的气泡模板法制备了具有低密度、高机械和传感性能的rGO/CNF碳气凝胶。碳化的 CNF 通过增强 rGO 纳米片之间的相互作用，在提高碳气凝胶的机械强度和结构稳定性方面发挥着至关重要的作用。 碳气凝胶表现出超高的压缩性和弹性，以及抗疲劳性。高机械性能和稳定的微观结构赋予碳气凝胶快速稳定的电流响应和高灵敏度。因此，它在用于检测生物信号的可穿戴设备中具有巨大的应用潜力。

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

文献：