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隨著智能家居的普及，傳統(tǒng)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，且傳統(tǒng)石化基電子器件面臨資源消耗與環(huán)境污染的挑戰(zhàn)。開發(fā)兼具舒適支撐、高性能感知與綠色環(huán)保特性的柔性傳感器，已成為智能軟體家具領(lǐng)域的迫切需求。
針對這一難題，陳玉霞教授團隊受生物結(jié)構(gòu)啟發(fā)，提出并制備了一種具有“雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”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(shù)，從絲瓜藤中制備出高質(zhì)量納米石墨片作為綠色導(dǎo)電介質(zhì)；隨后利用浸涂與冷凍自組裝技術(shù)，在聚氨酯海綿骨架內(nèi)構(gòu)建出互鎖的三維生物質(zhì)石墨烯氣凝膠網(wǎng)絡(luò)。
研究表明，這種獨特的仿生雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)極大地優(yōu)化了材料的“電-力耦合”行為：在低中壓范圍內(nèi)，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(yīng)；在高壓范圍內(nèi)，則轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓾B流—幾何效應(yīng)主導(dǎo)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(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)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。基于該傳感器構(gòu)建的智能床墊系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了對人體體壓分布的實時可視化監(jiān)測、睡姿自動識別、褥瘡風(fēng)險預(yù)警以及床板角度調(diào)節(jié)的智能反饋，充分展示了其在智能軟體家具與健康監(jiān)測領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為本研究的唯一通訊單位。材料與化學(xué)學(xué)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(xué)校安徽省健康睡眠家居產(chǎn)品工程研究中心及林業(yè)工程學(xué)科平臺的大力支持，并獲得國家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)基金、安徽省研究生聯(lián)合培養(yǎng)示范基地項目、安徽省研究生教育質(zhì)量工程項目、國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、安徽省名師工作室項目、安徽省新興產(chǎn)業(yè)項目等多項資助。