成果简介

由于超弹性、出色的回弹性和隔热性，超轻高孔海绵对电子设备具有吸引力。然而，制造具有低导热性、机械柔韧性和压阻率以及可调节加热行为的超轻导电海绵仍然是一个挑战。本文，拜罗伊特大学QiangGao（第一作者）、SeemaAgarwal、AndreasGreiner等研究人员在《ACSAppl.Mater.Interfaces》期刊发表名为“UltralightHeat-Insulating,ElectricallyConductiveCarbonFibrousSpongesforWearableMechanosensingDeviceswithAdvancedWarmingFunction”的论文，研究通过了一种由氧化石墨烯包覆的聚酰亚胺海绵热解而成的超轻碳纳米纤维海绵。所得碳海绵表现出0.03–4.72Sm–1的高电导率和0.–0.Wm–1K–1的低热导率（20°C，在环境空气中），以及低密度约6mgcm-3。此外，海绵表现出机械柔韧性、稳定性、优异的压阻性和可调节的加热行为。因此，它可以用作传感设备，包括热管理，使其有望用于智能运动服、人机界面和可穿戴医疗保健设备。

图文导读

图1.(a)CS的制造过程。(b)PIPUGOSF组装的表面相互作用机制。颜色代码：PI黄色、PU蓝色和GO黑色。(c)PIPUGOSF的TEM和(d)SEM图像。(e)PIPUGO纤维碳化后的SEM图像。(f)所得PIPUGO海绵(I)和CS(II)的数字图像。

图2.CS的物理、化学和机械性能研究

图3.CS海绵的压阻特性。

图4.CS的机械响应加热特性

小结

总之，通过碳化GO涂层的PI复合海绵来探索超轻碳海绵。事实证明，用聚阳离子PU进行中间改性对于在聚合物前体纤维上获得稳定且均匀的GO涂层是必要的。所得海绵表现出6-30mgcm-3的超低密度。该碳海绵具有出色的机械柔韧性，可实现高达80%的变形和50%变形下的多次压缩的高耐久性。该碳海绵表现出有吸引力的机械响应电和热性能。机械响应电导率赋予碳海绵机械传感可能性。同时，机械响应热特性提供了碳海绵焦耳加热功能，通过调节电压或变形来操作。基于这些优势特性，本文的海绵展示了一种具有先进热管理模式的多功能可穿戴传感系统的新应用。

文献：

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