中国科学院兰州化学物理研究所---表面活性剂诱导的GO液晶构建双壁蜂窝状石墨烯气凝胶，用于超灵敏指尖脉搏监测
基于柔性三维氧化石墨烯（3D GO）的压阻式传感器被认为是下一代可穿戴电子产品最重要的组件之一。尽管潜力巨大，但3D GO压阻传感器的灵敏度受到其无序微观结构和内部弹性缺陷的严重限制，无法捕获微小信号。尽管通过化学还原和随后的冷冻干燥过程致力于提高其性能，但实现基于3D GO的传感器同时具有超高灵敏度和低检测限仍然是一个巨大的挑战。在这里，提出了一种简单且具有成本效益的策略，通过用日常使用的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂诱导GO液晶(GO LCs)和柔性超轻3D GO/SBDS诱导GO液晶(GO LCs)来重建其原始无序骨架(GS)，具有双壁蜂窝状结构的复合气凝胶被成功制造。制备的3D GS复合气凝胶具有显着改善的传感性能，具有1.48 kPa-1的优良灵敏度、0.05%应变的低检测限、超过10000次循环的抗疲劳性和20.86 ms的快速响应时间。重要的是，敏感传感器已应用于实时监测指尖脉搏，为现有的复杂健康监测系统提供了一个有竞争力的替代方案。
Figure 1. 双壁蜂窝状GS复合气凝胶的合成过程包括（1）使用改进的Hummers方法制备GO LCs凝胶，(2) 通过经济高效的SDBS表面活性剂形成骨架并诱导自组装，(3) 通过冷冻干燥制备GS气凝胶。（a1）GO LCs悬浮液的偏振光学显微（POM）图像；(a2) GS分散体中的均匀微泡和 (a3) GS气凝胶的SEM图。(b) 具有超低密度 (ρ=12.5 mg cm−3) 的GS气凝胶的数字图像，可以立在蒲公英上。 （c）GS复合材料合成的示意图。
Figure 2. (a-c) GO LC中SBDS质量百分比为2、4 和6 wt%的GS气凝胶的SEM 图；(d-f) GS-8气凝胶在不同放大倍数下的SEM图，比例尺 = 50；(g-i) GS-10气凝胶在不同放大倍数下的SEM图。
Figure 3. (a-d)具有不同GO含量为2、4、6 和8 wt%的GS气凝胶的TEM图；(e) GS-8气凝胶的高分辨率TEM(HRTEM)图，插图是GS纳米片的SAED图，以及(f) GO的相应晶格条纹(0.347 nm)。
Figure 4. 样品的结构和化学成分表征：GO、3DGO、SDBS和GS气凝胶的（a）XRD图、（b）拉曼光谱、（c）FTIR光谱和（d）XPS光谱。
Figure 5. GS-8气凝胶作为压阻传感器的特性：(a) GS-8 气凝胶在设定应变为2-85% 时的应力-应变(σ-ε)曲线；(b) GS-8气凝胶传感器在2-85%的相应设定应变下的I-T；(c) GS-8气凝胶传感器在设定应变为2-85% 时的I-V曲线；(d) GS-8气凝胶传感器的即时响应，其响应时间为20.86 ms；(e) ΔI/I0作为压力的函数；(f) GS-8气凝胶传感器在周期性加载和卸载条件下10000次循环的耐久性测试。
Figure 6. GS-8气凝胶检测限低、工作范围广：(a) GS-8传感器的检测限测试；(b) GS-8传感器在20%应变下使用不同压缩率的ΔI/I0；(c) GS-8传感器在不同压缩应变下的循环响应曲线；(d)棉花(m=14 mg)和羽毛(m=7 mg)的细微检测；(e) GS-8传感器在85%应变下多循环压缩1000次循环的应力-应变曲线；(f) 1000次循环的相对高度和杨氏模量。
Figure7. GS-8传感器用于实时探索人体全方位活动：（a）传感器在正常情况下（65次min-1）和运动后贴在颈部时的颈动脉脉搏信号记录（83拍 min-1)；(b)当传感器贴在喉咙上时，针对不同发音的信号记录；(c)手指触摸的信号记录；(d)手指弯曲的信号记录，插图显示弯曲程度；(e)肘部弯曲的信号记录，(f)行走的信号记录。
Figure 8. GS-8传感器的指尖脉搏监测：（a）五个指尖的脉搏波形：拇指、食指、中指、无名指、小指。各受试者的指尖脉搏波（b）和桡动脉（c）：26岁女性，心率78次min-1，25岁男性，心率67次min-1 。来自食指的单个脉搏波：男性 (e) 和女性 (f)，显示 P 波、T 波和 D 波。从食指节段监测的脉冲信号 (d) 和使用应变传感器 (g) 的指尖脉冲监测演示。
Figure9. 基于GS-8传感器的功能性压力传感阵列：(a)柔性透明基板上的4×4传感器像素阵列；灵活的4×4 GS-8气凝胶传感阵列；(b)传感阵列结构示意图 (c， d) 平板感应阵列上的电池和相应的信号输出；(e-f) 手镯上的平面感应阵列和信号输出。
相关研究成果由中国科学院兰州化学物理研究Sheng rong Yang课题组所发表在《Carbon》（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.08.010）上。原文：Surfactant Stabilized GO Liquid Crystal for Constructing Double-walled Honeycomb-like GO Aerogel with Super-sensitivity for Fingertip Pulse Monitoring。