新的制造策略提高了石墨烯气凝胶对人机界面的敏感性和耐用性

近年来，研究人员合成了各种新材料，可用于开发更先进的机器人系统、设备和人机界面。这些材料包括石墨烯气凝胶、超轻、多孔和石墨烯基材料，这些材料由排列在二维蜂窝晶格中的单层碳原子组成

尽管石墨烯气凝胶具有许多有利的特性，包括最小的重量、高孔隙率和良好的导电性，但试图用它们开发压力传感器的工程师遇到了一些困难。具体来说，这些材料中的许多具有固有的刚性微观结构，这限制了它们的应变传感能力

西安交通大学、英国诺森布里亚大学、加州大学洛杉矶分校、阿尔伯塔大学和其他研究所的研究人员最近推出了一种合成气凝胶超材料的新制造策略，以克服这一限制。Nanoletters的一篇论文中概述了这一策略，该策略制造了一种耐用的基于氧化石墨烯的气凝胶超材料，对人类的触摸和运动表现出非凡的敏感性

该论文的合著者Ben Xu博士告诉Phys.org：“这项研究纯粹是出于学生的好奇心，偶尔会发现特定平面横截面中的异常结构变化。”“这种各向异性相变引起了人们的兴趣。很快我们意识到，相关的功能变化可以定向实现美丽的压力传感功能。”

团队制造氧化石墨烯基超材料的策略跨越了两个关键步骤。这些包括使用称为冷冻干燥的脱水技术和称为退火的热处理工艺

徐博士解释说：“预溶液还含有一种特定的化学物质，可以作为石墨烯的‘胶水’来构建蜂窝状横截面。”。“专用平面上横截面的结构配置是通过热退火实现的，可以通过微/纳米力学进行调整。使用这种简单的策略，在第一次试验中实现了弯曲的横截面。”

使用他们提出的制造策略，徐博士和他的同事合成了一种各向异性交联壳聚糖和还原氧化石墨烯（CCS rGO）气凝胶超材料。这种材料被发现具有显著的方向性超弹性、非凡的耐用性、出色的机械和电气性能、较长的传感范围和对121.45 kPa-1的刺激的极高灵敏度。“我们现在正在进行多学科研究，对功能材料和能源技术、可持续工程、医疗保健材料、材料化学、响应材料/表面和微工程有着不同的兴趣，”徐博士说

徐博士在诺森比亚大学的团队目前正在进行进一步的研究，旨在为各种技术应用开发有前景的超材料。未来，他们提出的制造策略可能有助于合成额外的基于氧化石墨烯的气凝胶超材料，这可以推进先进医疗保健和假肢设备的人机界面

此类传感器的另一个发展方向是风能。

徐博士补充道：“我们最近非常关注海上风能领域的功能材料和工程技术。”。“我们也期待着将我们的材料/传感器研究应用于新授予的欧盟成本行动CA23155，以推进新型海洋摩擦学。该项目侧重于海上风能，这有助于实现净零排放和可持续性的全球目标。”