能源化工研究所在新型生物质气凝胶方面取得重要进展
发布者:陈源 发布时间:2021-04-06 浏览次数:24

纤维素是储量十分丰富的可再生有机碳中性资源,通过可控降解纤维素获得的纤维素纳米纤维(CNFs)由于具有互连的空间网络和优异的机械强度,显示出巨大的应用潜力。纤维素基碳气凝胶具有压缩性、弹性、线性灵敏度高、功能多等特点,已成为人们研究的热点。碳气凝胶由相互连接的三维网络组成,具有密度低、重量轻、孔隙率高、比表面积大、电导率高、环境稳定性好等突出的物理特性,广泛应用于吸附剂、催化剂、人造肌肉、传感器等领域。特别是具有超轻可压缩特性的碳气凝胶,由于其潜在的多功能特性而更具吸引力。



近日,能源学院能源化工研究所生物质燃料与化学品团队联合物理学院叶美丹副教授,开发了一种新型纤维素基碳气凝胶,在较宽的压力范围内具有超高的线性灵敏度,有希望成为柔性可穿戴设备监测生物信号的理想传感材料。该材料以葡萄糖双氰胺纳米片(C-GD)和纤维素纳米纤维(CNFs)为原料,采用生物质介导的方法合成了氮掺杂碳气凝胶(C-NGD)。合成的C-NGD具有相当大的弹性、压缩性和抗疲劳性能。C-GDCNFs的相互作用形成了一种超稳定的波层状结构,它能够支持95%的极高压缩应变和长期压缩(3000个周期,50%应变下),特别是在010 kPa范围内,可获得宽范围线性灵敏度,灵敏度高达10.08 kPa-1。这些优点使碳气凝胶能够应用于可穿戴压阻传感装置中,以检测人体运动和生物信号。该成果发表在期刊Nano EnergyIF 16.6),能源学院龙思诗和冯云超为本文共同第一作者,刘健、叶美丹和曾宪海为共同通讯作者。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105973.


(图/文    刘健)