导语

       中国科学院理化技术研究所黄贵文团队开展了低温下（77K）大应变传感的研究，提出了一种基于功能化棉纤维的新型低温高弹性传感器，相关成果发表于Chinese Journal of Polymer Science，为解决低温下的大应变传感问题提供了创新性思路。

重要成果

        此研究采用自下而上的方法，将棉纤维分散至微观尺度，并与银纳米线和氧化石墨烯复合形成功能化棉纤维。通过定向冷冻干燥工艺形成具有取向性孔壁结构的气凝胶材料。由于棉纤维独特的中空螺旋扁带结构，结合气凝胶的多孔性质，该材料在77 K （-196 ℃）下仍表现出良好的弹性，压缩回弹范围可达90%。并且，此功能化棉纤维基气凝胶在压缩回弹过程中展现出了稳定的电信号反馈，可以实现在低温下的大应变传感。

图1 棉纤维基气凝胶传感器在液氮环境下的压缩回弹过程和传感信号

总结与展望

        该项研究基于自下而上的方法对棉纤维进行功能化修饰，开发出了一种在低温下具有良好弹性的气凝胶材料，并实现了在低温下的大应变传感。其中关于低温下材料结构、模量与弹性之间关系的研究对低温下弹性材料的开发提供了理论指导，同时也为低温下大应变传感器的研究和发展提供了创新性的思路。

研究背景

        随着电子技术的发展，压阻传感器受到越来越多的关注。其中，高弹性气凝胶作为一种三维多孔材料，在压阻传感器领域被广泛应用。而随着科学技术领域的扩展，涉及低温环境的领域不断出现，如空间探测、低温物理、低温生物等，其中月球温度可低至-183 ℃，低温物理和低温生物常涉及-196 ℃的低温。这些领域也产生了对可在低温下工作的压阻传感器的强烈需求。然而，目前大多数关于传感器的研究仅关注其在室温下的传感性能，因此开展能在低温下实现大应变传感的传感器研究具有十分重要的理论和实际意义。

Citation: Li, M.; Huang, G. W.; Li, N.; Liu, Y.; Li, S. Z.; Huang, Y. Highly elastic composite aerogel based on functionalized cotton fibers for strain sensing at cryogenic temperature. Chinese J. Polym. Sci. 2026, 44, 706–718.

支持单位：