近日，安徽農業大學材料與化學學院安徽省健康睡眠家居產品工程中心陳玉霞教授團隊在《Advanced Science》（中科院一區TOP期刊，IF=15.6）發表了題為 “Biomimetic Multiscale-Structured Biomass Graphene/Polyurethane Sponge Composite for Flexible Pressure Sensors and Intelligent Cushioning Materials”的最新研究成果，報道了在生物質基海綿柔性壓力傳感器方面的重要進展。
隨著智能家居的普及，傳統柔性傳感器在靈敏度、耐用性及舒適性方面的局限性日益凸顯，并且傳統石化基電子器件面臨資源消耗與環境污染的挑戰。開發兼具舒適支撐、高性能感知與綠色環保特性的柔性傳感器，已成為智能軟體家具領域的迫切需求。
針對這一難題，安徽農業大學陳玉霞教授團隊受生物結構啟發，提出并制備了一種具有“雙網絡結構”的綠色柔性傳感器。團隊首先通過催化石墨化與CNF輔助剝離技術，從絲瓜藤中制備出高質量納米石墨片作為綠色導電介質；隨后利用浸涂與冷凍自組裝技術，在聚氨酯海綿骨架內構建出互鎖的三維生物質石墨烯氣凝膠網絡。
研究表明，這種獨特的仿生雙網絡結構極大地優化了材料的“電-力耦合”行為：在低中壓范圍內，通過接觸電阻的分階段激活機制，顯著提升了傳感器的靈敏度與線性響應；在高壓范圍內，則轉變為由滲流—幾何效應主導的本征壓阻行為。新型傳感器不僅具備高靈敏度（0.821 kPa?1）、寬量程（242 kPa）和優異的循環穩定性（＞30,000次），還兼具可水洗、阻燃、高透氣及寬帶吸聲等多功能特性。基于該壓力傳感器構建的智能床墊系統，成功實現了對人體體壓分布的實時可視化監測、睡姿自動識別、褥瘡風險預警以及床板角度調節的智能反饋，充分展示了其在智能家居與健康監測領域的廣闊應用前景。
安徽農業大學為本研究的唯一通訊單位。材料與化學學院博士生徐潤民、曹浦森，碩士生張婷婷及博士后魏潔為論文共同第一作者，陳玉霞教授為通訊作者，郭勇教授為共同通訊作者。該研究得到了學校安徽省健康睡眠家居產品工程研究中心及林業工程學科平臺的大力支持，并獲得國家自然科學基金、安徽省自然科學基金、安徽省研究生聯合培養示范基地項目、安徽省研究生教育質量工程項目、國家級大學生創新創業項目、安徽省名師工作室項目、安徽省新興產業項目等多項資助。
延伸閱讀：
《印刷和柔性傳感器技術及市場-2024版》
《邁來芯MEMS絕對壓力傳感器MLX90834產品分析》
