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本文要点：
提出一种纳米纤维碳连接方法，通过气泡模板法制备超轻 rGO/CNF 碳气凝胶（CAG）。
成果简介
超轻、高压缩性和超弹性的碳材料在可穿戴和柔性电子器件中有很大的应用前景，但由于碳材料的脆性，其制备仍然是一个挑战。 华南理工大学刘传富教授团队在《CHEMNANOMAT》 期刊发表名为“Enhancing the Mechanical Performance of Reduced Graphene Oxide Aerogel with Cellulose Nanofibers”的论文， 研究通过 增强纤维素纳米纤维 (CNF) 的氧化石墨烯 (GO) 液晶稳定气泡成功制备了超低密度、高机械性能的碳气凝胶 。
还原氧化石墨烯（rGO）纳米片中引入CNF后，通过焊接效应增强了rGO纳米片之间的相互作用，限制了rGO纳米片的滑移和微球之间的剥离，从而显著提高了材料的力学性能。所制备的碳气凝胶具有超高的压缩性（高达99%的应变）和弹性（在50%应变下10000次循环后90.1%的应力保持率和99.0%的高度保持率），通过各种方法制备的碳气凝胶均优于现有的气泡模板碳气凝胶和许多其它碳材料。这种结构特征导致了快速稳定的电流响应和对外部应变和压力的高灵敏度，使碳气凝胶能够检测非常小的压力和从手指弯曲到脉搏的各种人体运动。这些优点使得碳气凝胶在柔性电子器件中具有广阔的应用前景。
图文导读
图1、rGO/CNF 碳气凝胶的制备示意图（a）和 CNF 之间以及 CNF 和 GO 之间的相互作用（b）。没有 (c) 和 (d) 交叉偏振器的 GO/CNF 气泡乳液的 POM 图像。CAG (e) 的 SEM 图像。超轻 CAG 立在花瓣上的照片 (f)。
图2.GO (a) 和 CNF (b) 的 AFM 图像和相应的高度图像。GO（c 和 d）和 GO/CNF（e 和 f）的 SEM 图像显示了 CNF 在起皱的 GO 纳米片中的分布。rGO (g) 和 rGO/C-CNF (h) 的 TEM 图像揭示了 C-CNF 在 rGO 纳米片中的均匀分布。
图3.宏观可视化显示 rGO/CNF 碳气凝胶的超弹性（a）。具有不同 CNF 含量的碳气凝胶的密度（b）。AG 和 CAG-X 在 50% 应变下的应力-应变曲线 (c)。AG 和 CAG-X 在 50% 应变下经过 1000 次压缩循环后的应力保持率和高度保持率（d）。AG、CAG-5、CAG-10、CAG-20、CAG-30 和 CAG-50 (e) 的 SEM 图像。
图4、说明 AG (a) 和 CAG (b) 的可压缩性和弹性机制的示意图。CNF碳纳米纤维将rGO纳米片焊接在一起，限制了rGO纳米片的滑动，从而提高了机械强度和抗疲劳性。rGO/CNF 纳米片的有限元模拟（c）。
图5、CAG-20 具有超强的压缩性、弹性和抗疲劳性。CAG-20 在不同压缩应变下的应力-应变曲线 (a)。50% 应变下 1、1000、10000 和 20000 次循环的应力-应变曲线 (b)。极端应变为 99% 时的应力-应变曲线 (c)。90% 应变下 200 次循环的应力-应变曲线 (d)。CAG-20 压缩前的 SEM 图像（e）。CAG-20 在 50% 应变下经过 20,000 次压缩循环后的 SEM 图像 (f)。各种碳材料的应力/密度指数 (g)、应力保持率 (h) 和高度保持率 (i) 的比较。
图6.应变/应力——CAG-20 的电流响应和灵敏度。应变为 10% 至 70% (a) 时的电流强度。在 50% 应变和 1 V 的恒定电压下，1000 次循环的电流输出 (b)。0-100 Pa 时的线性灵敏度（插入：0.1-7 kPa 时的灵敏度）(c)。组装基于 CAG-20 的传感器 (d)。来自轻压 (e)、手指弯曲 (f)、肘部弯曲 (g) 和面部表情 (h) 的电流信号。脉搏信号检测（i）。
小结
综上所述，通过GO液晶的气泡模板法制备了具有低密度、高机械和传感性能的rGO/CNF碳气凝胶。碳化的 CNF 通过增强 rGO 纳米片之间的相互作用，在提高碳气凝胶的机械强度和结构稳定性方面发挥着至关重要的作用。 碳气凝胶表现出超高的压缩性和弹性，以及抗疲劳性。高机械性能和稳定的微观结构赋予碳气凝胶快速稳定的电流响应和高灵敏度。因此，它在用于检测生物信号的可穿戴设备中具有巨大的应用潜力。
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文献：
作者 | 张晴丹
你能想象0.2克的“绳子”可以提起5公斤重的物体吗？
没开玩笑，这是科研人员创造出的一种力学性能惊人的新材料。它不但具有很好的拉伸性能，拉伸长度能达600%，而且还非常坚韧。
近日，美国北卡罗来纳州立大学Dickey实验室博士后王美香以第一作者的身份，在Nature Materials上发表论文，介绍了这款新材料。它属于离子液体凝胶的一种，在抗拉伸性能和韧性上创造了这类材料的最高纪录，也展现出比水凝胶更广阔的应用前景。
评审专家之一、麻省理工学院教授赵选贺认为，“这些透明的离子液体凝胶具有非常坚韧的机械性能，而且最大的亮点是制作简单，易于使用。”
1+1 10，凝胶界的“佼佼者”
“通常凝胶的机械性能很弱，比如豆腐。但在自然界中也有例外，比如人体内的软骨。一些研究人员一直在努力制造坚韧的凝胶，这启发了我们。”论文共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学Dickey实验室负责人Michael D. Dickey告诉《中国科学报》。
此次创造出的离子液体凝胶含有超过60%的离子液体，主要包含丙烯酸和丙烯酰胺两种物质，前者是用于婴儿尿不湿吸水的主要材料，后者是用于隐形眼镜的主要材料。最后，混合材料兼具了聚丙烯酰胺和聚丙烯酸离子液体凝胶的优点，实现了1+1 10的效果。
王美香介绍，新材料透明度达90%以上，其内部的聚合物网络微结构使凝胶拥有极高的力学性能，可拉伸而且非常坚韧。拉伸的长度能达600%，模量有约50个兆帕，断裂强度约有13个兆帕。这是目前离子液体凝胶界的最高纪录。
论文中展示的是用0.2克的离子液体凝胶材料，轻松提起1公斤重量的物体。事实上提起5公斤的重量也不在话下，但因实验室没有5公斤的标准件，他们后来用5公斤的水桶做了实验，材料本身不会有任何破损。
离子液体这个溶剂本身不挥发，且具有很高的热稳定性和导电性。因此，创造出的这款离子液体凝胶具有广阔的应用前景。“可用于电池、传感器、3D打印、致动器和柔性电子设备等。”Michael D. Dickey说。
可穿戴柔性电子器件是当下科学研究的热门之一，要同时满足可弯折、扭曲、拉伸等需求，所以对材料的要求极高。以往做展示用的较多的是传统柔性材料——水凝胶，但水凝胶稳定性是个大问题，长期暴露在空气中会导致水分蒸发、性能受损。
“离子液体凝胶完全可以替代水凝胶在可穿戴柔性电子器件上的应用。首先它很稳定不挥发，不需要任何包覆；其次具有高导电性，不需要额外添加导电介质；可穿戴设备往往需要大变形，离子液体凝胶还可以用来开发应变传感器。”王美香说，“还有一点，它具有自愈合和形状记忆的特性。”
一步法轻松做成
长期以来，在凝胶材料领域最火的，非水凝胶莫属。
实际上，水凝胶在生活中已相当常见。比如，隐形眼镜、果冻、龟苓膏等都是水凝胶的“产物”。自62年前水凝胶横空出世，科研人员便绞尽脑汁地挖掘其力学性能，涌现了无数重大成果。
但同为凝胶材料，离子液体凝胶领域的研究则发展较慢。例如力学性能研究还是一块空白，很难把它的力学性能做到与高强度水凝胶相媲美的程度。
在这篇论文发表之前，合成高强度离子液体凝胶的方法并不易。为了提高材料的力学性能，一些研究人员采用多步法或者溶剂交换，整个过程耗时长、成本高，而且浪费资源。
挑战不可能，这是科研工作者骨子里的基因，恰好离子液体这个溶剂的“72般变化”也让王美香着迷。
“顾名思义，水凝胶用的溶剂只有一种，就是水，而离子液体凝胶用的溶剂是离子液体，有成千上万种，这正是它的魅力所在。”王美香对《中国科学报》说。离子液体在室温下是一种液态的熔融盐，里面含有正离子和负离子，只要熔融盐里的正负离子不一样，就可以实现离子液体的千变万化。
研究选材是从聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的单体开始。
最初，王美香把两种材料分开来做。当把丙烯酰胺融到离子液体后，产生的凝胶跟她预想的完全不一样，不透明、发白，就像晒干的面条一样特别脆，一碰就断。随后她又试了丙烯酸，做出来的凝胶则超级软，透明度达到百分百。
完全就是两种极端！这让她无比兴奋，如果把三者混在一起，会擦出什么样的火花呢？
“把丙烯酰胺和丙烯酸融到离子液体里，再加入引发剂和交联剂，然后混匀，用高功率紫外灯照射，3分钟就能制作出论文中这种新型混合材料。”王美香说，“就是这么简单。”
一步法就这样诞生了！它为离子液体凝胶研究开启了新世界的大门。
为实验蓄能，把理论变为现实
王美香在西安交通大学读博期间，就一直从事水凝胶研究。但她看到了离子液体凝胶材料的巨大潜力，因此萌生了调整研究方向的想法。
2018年12月，王美香从西安交通大学获得材料科学与工程博士学位后，进入北卡罗来纳州立大学Dickey实验室做博士后，主要致力于高机械性能凝胶材料的设计和制备，以及研究其在可穿戴柔性电子器件、全固态电池以及超级电容器、传感器和驱动器等领域的应用。
在新的平台，王美香也顺利转换到新赛道，开始离子液体凝胶材料研究。
但是，王美香刚进入北卡罗来纳州立大学，新冠疫情就来了，一下打乱了研究计划，学校封闭，无法进入实验室。
她便利用这段时间查阅文献，为实验蓄能。在家“闭关”三个月后，终于等来复工的消息。王美香便一头扎进实验里，每天在实验室待八个小时，把实验过程中看到的现象记录下来，晚上回家查资料来分析这些现象的成因。
幸运的是，这项工作从始至终都比较顺利，这篇论文投给期刊也很快被接收。并且，评审专家都对该成果给了很高的评价。
“接下来，我们将会做应用方面的拓展，想把离子液体凝胶与3D打印技术相结合，用于开发新型柔性机器人。”王美香说。
参与这项研究的一共有9位作者，其中华人学者就有4位。除了王美香，另外3位分别是论文共同通讯作者、西安交通大学教授胡建，西安交通大学硕士生张鹏尧，以及美国内布拉斯加州大学林肯分校研究助理教授钱文。
根据最近的学术报道，苏州大学材料与化学化工学部的汪胜教授团队最近发表了一篇题为“CoCu纳米芯片的反应性气体传感器应用研究”的论文。该研究利用电化学沉积法制备了CoCu合金纳米芯片，并将其应用于反应性气体传感器中。研究显示，在CO2和NH3等反应性气体的作用下，CoCu纳米芯片的电阻率发生明显变化。通过进一步的分析和实验，研究人员得出结论：CoCu纳米芯片可用作一种非常灵敏和准确的反应性气体传感器，并有望在环境检测、医疗诊断和制药生产等领域发挥重要作用。这项研究成果为新型纳米电化学材料的研究开辟了新的思路，对于促进纳米传感器技术的发展也具有重要意义。
导读
背景
上世纪九十年代初，碳纳米管就开始出现，并一度被誉为“神奇材料”，应用于纳米技术领域。
碳纳米管是一维纳米材料。从形状上说，它主要是由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。
碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多卓越的力学、电学和化学性能。目前，单个碳纳米管比钢铁和碳纤维强度还要大，导电性比铜更好，重量比铝更轻。
因此，时下碳纳米管正在电子世界掀起一股研究热潮，也很适合下一代电子设备，特别是柔性电子器件，例如柔性的晶体管、传感器、触摸屏、OLED等。
创新
近日，日本名古屋大学研究人员开发出一种更便宜的新方案，它能够简单高效地区分两种碳纳米管。这项工艺可用于量产纯净的单壁碳纳米管（SWCNT），这种碳纳米管可用于高性能电子器件。研究成果发表在《应用物理快报（Applied Physics Express）》期刊上。
技术
单壁碳纳米管具有卓越的电子和机械特性，因此可作为一种理想的材料，广泛应用于一系列电子器件，其中包括LCD显示器中的薄膜晶体管。但问题是，生产出的单壁碳纳米管只有三分之二适用于电子器件。有用的半导体单壁碳纳米管必须与无用的金属单壁碳纳米管分离开来。但是，目前最强大的净化工艺，称为“双水相萃取”，需要使用一种昂贵的多醣，称为“右旋糖酐”。
名古屋大学的有机化学家 Haruka Omachi 及其同事假设，右旋糖酐在分离半导体单壁碳纳米管和金属单壁碳纳米管方面的效力，归功于连接其葡萄糖基的化学键。该团队尝试使用一种价格显著降低、这些化学键却明显更多的异麦芽右旋糖酐，取代右旋糖酐来分开这两种碳纳米管。
一批单壁碳纳米管在含有聚乙二醇和异麦芽右旋糖酐的溶液中静置15分钟，然后离心5分钟。科学家们尝试了三种不同的异麦芽右旋糖酐，每一种都具有不同数量的化学键以及不同的分子质量。团队发现，金属单壁碳纳米管被分离至溶液底部的异麦芽右旋糖酐中，而半导体单壁碳纳米管漂浮到顶部的聚乙二醇中。
价值
具有高相对分子质量和最多化学键的异麦芽右旋糖酐，分离两种单壁碳纳米管时是最高效的（99%）。团队也发现，另一种多醣，称为“普鲁兰多糖”，其葡萄糖基通过不同种的化学键连接，在分离两种单壁碳纳米管方面是不奏效的。研究人员表示，异麦芽右旋糖酐中化学键的数量和种类在有效分离碳纳米管的能力方面扮演着重要角色。
团队还发现，净化后的半导体单壁碳纳米管制造的薄膜晶体管性能非常好。
异麦芽右旋糖酐是一种廉价且广泛应用的多糖，它由作为食用纤维使用的淀粉制成。这使之成为单壁碳纳米管提取工艺的一种划算的替代方案。Omachi 及其同事目前正与一些公司商讨，让他们的方案走向商业化。他们也在致力改善柔性显示器与传感器中采用单壁碳纳米管的薄膜晶体管的性能。
关键字
参考资料
【1】Haruka Omachi, Tomohiko Komuro, Kaisei Matsumoto, Minako Nakajima, Hikaru Watanabe, Jun Hirotani, Yutaka Ohno, Hisanori Shinohara. Aqueous two-phase extraction of semiconducting single-wall carbon nanotubes with isomaltodextrin and thin-film transistor applications . Applied Physics Express, 2019; 12 (9): 097003 DOI: 10.7567/1882-0786/ab369e
【2】
北大核心几年评选一次，分别是1992版，1996版，2000版，2004版，2008版，2011版和2014版，现在的属于2014版，有一些期刊被踢出了，比如：作家
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北大核心几年评选一次。应该是还没有被踢的，
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Computer-Aided Design《计算机辅助设计》英国ISSN: 0010-4485, 1968年创刊，全年14期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，SCI 2005年影响因子1.173，2005年EI收录122篇。主要发表计算机辅助设计开发和应用方面的论文和评论，涉及机械制造、土木工程、建筑营造、电子工程、化学工程、海洋工程、模拟、数控、几何制图等方面。兼载会议报告和书评。Computers and Electronics in Agriculture《农用计算机与电子设备》荷兰ISSN: 0168-1699, 1986年创刊，全年12期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，浙江工业大学图书馆信息咨询部编 Elsevier Science 出版社期刊投稿指南 42SCI 2005年影响因子0.802，2005年EI收录83篇。刊载计算机及电子仪器与控制设备在农业（包括园艺、林业、畜牧业）研究、开发及生产中应用方面的论文和札记。Cryogenics《低温学》英国ISSN: 0011-2275, 1960年创刊，全年12期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，SCI 2005年影响因子0.762，2005年EI收录97篇。刊载低温工程学和低温物理学，包括应用超导电性、低温电子学等方面的原始研究论文和研究进展评论。兼载技术札记、会议报告、书评和消息报道。Displays《显示》英国ISSN:0141-9382，1979年创刊，全年4期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，SCI 2005年影响因子0.947，2005年EI收录27篇。刊载电子显示技术及其应用方面的论文、浙江工业大学图书馆信息咨询部编 Elsevier Science 出版社期刊投稿指南 50评论、书评和技术札记，介绍显示技术的最新研究发展和利用实况，报道新进展、新产品以及会议消息。Image and Vision Computing《图像与视觉计算》荷兰ISSN:0262-8856，1983年创刊，全年14期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，SCI 2005年影响因子1.383，2005年EI收录107篇。刊载对电视摄像、X射线装置、电子显微镜、超声传感等图像的判读、分析和处理方面的研究论文，涉及机器人遥控、资源遥测、生产监控、音像播送以及在医学、冶金学、天文学方面的应用等。Materials Today《当今材料》英国ISSN:1369-7021，1998年创刊，全年6期，Elsevier Science出版社，EI收录期刊，2005年EI收录102篇。发表当今材料科学研究的新闻、评论、通信、热点报道文章和相关政策，涉及材料化学、电子与光电子材料、高分子与新结构材料等。Mechatronics《机械电子学》英国ISSN:0957-4158，1991年创刊，全年10期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，SCI 2005年影响因子0.679，2005年EI收录65篇。刊载研究机械电子学原理及其应用问题的论文。Microelectronic Engineering《微电子工程》荷兰ISSN:0167-9317，1983年创刊，全年20期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，SCI 2005年影响因子1.347，2005年EI收录446篇。刊载与微电子元件生产、加工、检测有关的原材料、方法、工艺及设计方面新进展的论文和报告。Microelectronics Journal《微电子学杂志》英国ISSN:0026-2692，1970年创刊，全年12期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，SCI 2005年影响因子0.350，2005年EI收录232篇。刊载固体电子器件及材料的设计、生产、测试和应用等方面的研究论文及文摘。Microelectronics Reliability《微电子学可靠性》英国ISSN:0026-2714，1961年创刊，全年11期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，浙江工业大学图书馆信息咨询部编 Elsevier Science 出版社期刊投稿指南 129SCI 2005年影响因子0.724，2005年EI收录286篇。刊载可靠性理论和应用微型电子系统的设计、制造、工艺和试验等方面的研究论文。Sensors and Actuators A: Physical《传感器与执行机构，A辑：物理传感器》瑞士ISSN:0924-4247，1980年创刊，全年24期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，SCI 2005年影响因子1.363，2005年EI收录449篇。刊载物理传感器的相关结构、电子接口、传感系统、材料及技术等方面的原始论文及特邀评论。Solid-State Electronics《固体电子学》英国ISSN:0038-1101，1960年创刊，全年12期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，SCI 2005年影响因子1.247，2005年EI收录305篇。刊载应用固体物理学研究论文，涉及晶体管理论与设计、晶体生长与处理、电子器件加工工艺、固体电池、铁氧体等。Telematics and Informatics《远距通信与信息学》英国ISSN:0736-5853，1984年创刊，全年4期，Elsevier Science出版社，EI收录期刊，2005年EI收录24篇。刊载远距通信和信息科学在商业、工业、政府、教育等领域应用的研究论文与评论，涉及电子学、计算机图像处理、语言合成、声音识别、卫星电视、人工智能等方面的技术问题。Transportation Research Part C: Emerging Technologies《运输研究C部分：新兴技术》英国ISSN:0968-090X，1993年创刊，全年6期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，SCI 2005年影响因子0.651，2005年EI收录24篇。刊载工程、计算机科学、电子学、控制系统和电信等领域新兴技术在运输系统的规划、设计、运行、控制、管理、保养和优化中的应用与开发方面的研究论文。
◆稿件内容应有较高学术水平，有创新点，要求语言流畅，逻辑关系明确。在不影响基本思想表述完整性的前提下，请尽量精炼语句、精简图、表和公式、简化推导和证明过程。◆全文字数应控制在8000字以内，包括图、表、公式中出现的字符。应尽量简练文字，只给出主要公式、图、表，推导部分尽量用参考文献加注的方式给出。◆文章题目不超过20个汉字（每两个英文字母为一个汉字），作者署名人数不超过4人。同时要求提供相应的英文题目和作者的汉语拼音。要求给出作者单位的标准译名、单位所在地和邮政编码。◆要求中、英文摘要以提供文献内容的梗概为目的，不加评论和补充解释，简明、确切地记述文献的重要内容。内容应包括研究目的、方法、结果和结论等，并应尽量反映文章的主要信息，结论最好能量化和具体化。摘要最好控制在200～300字，英文摘要应与中文摘要对应。摘要、引言、结论3者不能重复。要求同时给出3～5个中英文关键词。◆所投稿件主体应包括：①引言；②原理与设计；③实验：一定要有实际实验主电路的详细参数，波形、过程、结果；④结论。◆基金项目及重大科研攻关项目：国家基金和科研项目要求中英文对应，只列出省部级及以上科研和基金项目，请注明名称并提供编号。◆要求提供第一作者的简介，包括：姓名（出生年-）、性别、籍贯、学历或职称以及主要研究方向。◆图形符号及标注符号应按国标规定的画、写，波形图应注明纵横坐标的物理意义，物理量单位及每格多少，并标出原点。两条以上的曲线，应注明每条曲线代表的含义。◆文章最后给出主要参考文献，所引文献必须是有刊号的正规出版物，并应在文中引用处加标注。具体格式请参照模板。◆编辑部有权对稿件做必要的删改。稿件一经发表，即致稿酬，并赠送刊物两册。◆我刊已加入“中国学术期刊（光盘版）”、“中国期刊网”、“万方数据系统科技期刊群”等数据库，我刊付给论文作者的稿酬中已包括上述数据库的稿酬，如作者不同意将文章纳入上述数据库，请来函声明。◆投稿作者请提供手机或固定电话号码、工作单位、通讯地址等，以方便联系。
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