安徽农业大学: 开发石墨烯/聚氨酯海绵复合材料，用于柔性压力传感器和智能缓冲材料

 

近日，安徽农业大学材料与化学学院安徽省健康睡眠家居产品工程中心陈玉霞教授团队在《Advanced Science》发表了题为 “Biomimetic  Multiscale-Structured Biomass Graphene/Polyurethane Sponge Composite for  Flexible Pressure Sensors and Intelligent Cushioning  Materials”的最新研究成果，报道了在生物质基海绵柔性压力传感器方面的重要进展。

随着智能家居的普及，传统柔性传感器在灵敏度、耐用性及舒适性方面的局限性日益凸显，且传统石化基电子器件面临资源消耗与环境污染的挑战。开发兼具舒适支撑、高性能感知与绿色环保特性的柔性传感器，已成为智能软体家具领域的迫切需求。

针对这一难题，陈玉霞教授团队受生物结构启发，提出并制备了一种具有“双网络结构”的绿色柔性传感器。团队首先通过催化石墨化与CNF辅助剥离技术，从丝瓜藤中制备出高质量纳米石墨片作为绿色导电介质；随后利用浸涂与冷冻自组装技术，在聚氨酯海绵骨架内构建出互锁的三维生物质石墨烯气凝胶网络。

研究表明，这种独特的仿生双网络结构极大地优化了材料的“电-力耦合”行为：在低中压范围内，通过接触电阻的分阶段激活机制，显著提升了传感器的灵敏度与线性响应；在高压范围内，则转变为由渗流—几何效应主导的本征压阻行为。新型传感器不仅具备高灵敏度（0.821  kPa⁻¹）、宽量程（242  kPa）和优异的循环稳定性（＞30,000次），还兼具可水洗、阻燃、高透气及宽带吸声等多功能特性。基于该传感器构建的智能床垫系统，成功实现了对人体体压分布的实时可视化监测、睡姿自动识别、褥疮风险预警以及床板角度调节的智能反馈，充分展示了其在智能软体家具与健康监测领域的广阔应用前景。

审核编辑 黄宇