安徽农业大学开发仿生石墨烯/聚氨酯复合材料，推动柔性传感器与智能缓冲材料发展
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安徽农业大学开发仿生石墨烯/聚氨酯复合材料，推动柔性传感器与智能缓冲材料发展
安徽农业大学材料与化学学院的安徽省健康睡眠家居产品工程中心陈玉霞教授团队，近期在国际期刊《Advanced Science》上发表了题为“Biomimetic Multiscale-Structured Biomass Graphene/Polyurethane Sponge Composite for Flexible Pressure Sensors and Intelligent Cushioning Materials”的研究论文，介绍了其在柔性压力传感器领域取得的重要突破。
随着智能家居技术的快速发展，传统柔性传感器在灵敏度、耐用性和舒适性等方面逐渐暴露出不足。同时，以石油基材料为主的柔性电子元件在资源消耗和环境负担方面也面临严峻挑战。因此，开发一种兼具舒适支撑、高感知性能和环保特性的柔性传感器，已成为智能软体家具领域的关键课题。
为了解决上述问题，陈玉霞团队受到自然界生物结构的启发，设计并制造出一种具备“双网络结构”的新型柔性传感器。研究团队首先采用催化石墨化与纤维素纳米纤维（CNF）辅助剥离技术，从丝瓜藤中提取出高纯度的石墨烯片，作为绿色导电填料。接着，通过浸涂与冷冻自组装工艺，在聚氨酯海绵的骨架中构建出互穿的三维生物质石墨烯气凝胶网络。
实验结果显示，该材料独特的仿生双网络结构显著增强了其电—力学耦合性能。在低至中等压力范围内，传感器通过接触电阻的阶段性激活机制，实现了灵敏度与线性响应的双重提升；而在高压区域，其响应机制则转为由渗流—几何效应主导的本征压阻行为。这种新型传感器不仅表现出0.821 kPa⁻¹的高灵敏度、242 kPa的宽检测范围以及超过30,000次的稳定循环性能，还具备水洗耐受、阻燃性、透气性及宽带吸声等综合优势。
基于该传感器开发的智能床垫系统，能够实时监测人体体压分布，并具备自动识别睡姿、预警褥疮风险以及调节床板倾斜角度等智能反馈功能，为智慧健康家居产品提供了全新解决方案，展现出在智能软体家具和健康监测应用中的巨大潜力。
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