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哈工大《AMT》:受多肉植物启发的超柔性碳气凝胶,用于高性能应变传感和热管理

发布时间:2022-5-23 15:28:51      阅读2286

  1成果简介
  多孔碳材料具有许多优越的特性,具有广泛的应用。为了在宏观尺度上充分发挥它们的优势,机械性能对确保结构稳定性和功能性起着至关重要的作用。多孔碳单块通过赋予压缩超弹性来克服脆性,但仍然存在韧性差的问题,容易发生拉伸、弯曲或扭转断裂。本文,哈尔滨工业大学张传伟副教授、徐翔教授等研究人员在《Adv. Mater. Technol.》期刊发表名为“Succulent-Inspired Ultraflexible and Multifunctional Carbon Aerogel for High-Performing Strain Sensing and Thermal Management”的论文,研究受多肉植物启发的超柔性碳气凝胶 (UCAG) 的设计和合成。由石墨烯气凝胶构建以模拟细胞组织,碳纳米管气凝胶膜 (CNTAF) 作为表皮,大面积氧化石墨烯 (LGO) 乙醇溶液作为半纤维素粘合剂。
  UCAG 同时具有一系列强大的机械性能,包括高达99.5%的压缩应变、高达 460kPa的拉伸强度、高达180°的弯曲和扭转角。这种超柔韧的气凝胶可用于具有扩展工作温度(-196 至 400 °C)的大变形、高灵敏度应变传感器,以及具有创纪录高开关比(500:1)的轻型热调节器。这种类型的高性能结构在无机气凝胶的结构设计中建立了一系列基本考虑,适用于广泛的应用。
  2图文导读 

  图1、受多肉植物启发的UCAG

  图2、UCAG的机械性能

 

  图3、UCAG的应变传感性能

 

  图4、用于UCAG热管理的热调节器的设计和制备
  3小结
  综上所述,通过多肉植物启发制备的UCAG ,赋予了PCM强大的超柔韧性。由此产生的材料具有卓越的可压缩、可拉伸、可弯曲和扭转特性的独特组合,以及具有扩展工作温度的高灵敏度应变传感和创纪录的高开关比热管理性能,从而定义了一种先进的材料来解决无机气凝胶家族中力学和多功能性之间的典型权衡。该研究还指出了陶瓷和金属有机多孔框架以及UCAG中仿生结构设计的潜在方法,展示了柔性电子、软机器人、防护装备、隔热和环境修复等广泛的应用。
  文献:

  来源:材料分析与应用

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