近日，我中心博士生杨文科以第一作者在Science China Materials期刊上发表了题为“Robust and Superelastic Spider Web-Like Polyimide Fiber Based Conductive Composite Aerogel for Extreme Temperature Tolerant Linear Pressure Sensor”的研究论文, 通讯作者为刘虎副教授、刘春太教授和北京纳米能源与系统研究所潘曹峰研究员。

压力传感器是人工触觉感应的基石。人们对高性能压力传感器进行了广泛的研究，但解决高灵敏度、宽线性响应范围和宽工作温度范围仍然是一个巨大的挑战。在此，我们创新性地应用三乙胺实现了疏水性聚酰亚胺纤维（PIF）在CNTs水溶液中的均匀分散，同时不破坏纤维的结构，并利用冻干和热亚胺化技术开发了用于压力传感器的鲁棒超弹性蜘蛛网状PIF/CNTs导电复合气凝胶，其优点是线性感应范围宽（0.01-53.34 kPa）、超低检测限（10 Pa）、高灵敏度（0.507 kPa^-1）、快速响应/恢复时间（85/80 ms）、稳定的快速压缩响应（500 mm/min）和优异的抗循环疲劳能力（5000次）。有限元分析表明，分层的纤维网络使相邻的导电纤维之间的接触面积在外部压力下有明显的线性变化，同时也有助于提高出色的线性传感能力。该压力传感器被证明适用于人类生理学和运动信号检测、电子皮肤和智能控制。值得注意的是，它还在极端温度（-100℃至300℃）下表现出惊人的传感稳定性和热绝缘性，显示出对新兴应用如太空服的传感单元和月球/火星栖息地充气结构的极大希望。这项工作为开发下一代线性压力传感器提供了一个简单而强大的策略。

该研究得到了国家自然科学基金（编号：12072325、52125205、U20A20166和52192614）、国家重点研发计划（2019YFA0706802、2021YFB3200304和2021YFB3 200302）、111项目（D18023）、北京市自然科学基金会（Z180011和2222088）、深圳市科学技术计划（批准号：。KQTD20170810105439418）和中央高校基本科研业务费的资金支持。

论文信息: Wenke Yang, Hu Liu,* Houyi Du, Minyue Zhang, Chunfeng Wang, Rui Yin, Caofeng Pan,* Chuntai Liu,* Changyu Shen, Robust and Superelastic Spider Web-Like Polyimide Fiber Based Conductive Composite Aerogel for Extreme Temperature Tolerant Linear Pressure Sensor, Science China Materials, 2023.

文章链接: https://doi.org/10.1007/s40843-022-2418-1