压阻传感器在健康监测、人机交互、机器人传感等多个领域都备受青睐。开发具有生物相容性、高灵敏度和机械坚固性的工程结构压阻传感器是热门研究领域之一。研究基于静电作用和氢键的协同作用，通过单向冷冻铸造和碳化，用细菌纤维素、壳聚糖、氧化石墨烯和石墨烯构建了一种高性能混合碳气凝胶。
碳气凝胶具有独特的片状和纤维状交替结构，反映了结构良好的 "桥梁 "的稳定性。在这个类比中，层状结构起到了稳定 "大梁 "的作用，而纤维则是不可或缺的 "支撑索"。有序的微观结构有助于均匀的应力传递，从而产生了一种基于碳气凝胶的传感器，它具有很高的压阻线性灵敏度（150 kPa-1）、出色的机械稳定性（3000 次压缩循环）和快速的响应/恢复时间（120/90 ms）。压阻传感器可实时检测人体生理信号，并有效区分细微的不同声音信号，从而实现声音可视化。此外，它还能在极端条件下（200 °C和-196 °C）正常工作。所制备的压阻传感器有望在下一代空间压力监测、可穿戴电子设备和声音可视化等领域得到广泛应用。
综上所述，我们从工程力学原理中汲取灵感，以GO/G纳米片为导电填料，以BC纳米纤维为骨架，以CS颗粒为增强粘结剂，通过单向冷冻铸造和碳化工艺制备了各向异性的C-BCG3-6。与传统的气凝胶不同，C-BCG3-6 利用多维混合材料的优势，具有类似桥梁中 "大梁 "和 "钢索 "的稳定微观结构。这种特殊的片状和纤维状有序交替的微观结构可促进稳定的应力传递，从而在保持高传感性能的同时，获得优异的机械性能。
基于 C-BCG3-6 的压阻传感器在 0-6.80 kPa 的压力范围内具有高线性灵敏度（150 kPa-1）、快速响应/恢复时间（120/90 ms）和出色的再现性（3000 次循环）。凭借这些特点，该传感器能对压力-电能相互转换做出出色的实时响应，在极端环境下也能很好地工作，并能监测人体的各种运动。此外，该传感器还能很好地识别和转换环境声信号，即使信号很弱，传感器的输出响应曲线也与原始声谱高度一致。基于各向异性 C-BCG3-6 的压阻传感器有望在人机交互、可穿戴设备、智能传感等领域拥有广阔的应用前景。
来源：传感器专家网
