柔性可穿戴傳感器能(néng)夠實時監測各種(zhǒng)人體信号，在運動檢測、健康管理等領域具有重要價值。以往的研究表明，具有多孔結構的傳感器可以顯著提高其響應靈敏度，并賦予其更高的可壓縮性。因此，泡沫壓阻傳感器已受到研究人員的廣泛關注。然而，制備這(zhè)些泡沫傳感器的方法（如3D打印、冷凍幹燥、模闆法和浸塗法等）複雜、耗時且不環保。此外，基于氣凝膠和海綿的傳感器通常靈敏度低、抗壓強度差，檢測範圍有限。超臨界二氧化碳發(fā)泡是一種(zhǒng)新的、環境友好(hǎo)的方法，但由于導電複合材料過(guò)高的熔體強度，難以獲得高孔隙率的壓阻泡沫以改善其工作範圍。因此，通過(guò)綠色手段制備寬響應範圍、高靈敏度的泡沫壓阻傳感器面(miàn)臨巨大挑戰。

中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所高分子先進(jìn)加工團隊鄭文革研究員和汪龍研究員一直緻力于熱塑性彈性體泡沫功能(néng)化相關的科研工作（Chem. Eng. J., 2023, 455, 140860；Compos. Commun., 2023, 40, 101628; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2023, 15, 57613-57625；Composites, Part B, 2024, 277, 111412）。

近日，針對(duì)随機結構複合材料熔體強度過(guò)高，難以通過(guò)超臨界二氧化碳發(fā)泡制備低密度壓阻傳感器的問題。團隊通過(guò)構建宏觀隔離結構，促使填料選擇性分散在彈性體粒子界面(miàn)，一方面(miàn)使得填料幾乎不對(duì)複合材料的發(fā)泡行爲産生影響，有效解決了材料的發(fā)泡問題，獲得了低密度的（約0.1 g/cm³）泡沫傳感器；另一方面(miàn)填料的選擇性分散使得材料擁有密集的導電網絡，賦予了泡沫低導電逾滲阈值（0.011 vol%）和良好(hǎo)的電導率。因此，制備的傳感器具有超寬的應變/壓力檢測範圍（0.5%～90%壓縮應變/0.5～3800 kPa）（Composites, Part B，2024，277，111412）。該傳感器能(néng)作爲功能(néng)鞋底材料可監測人體的不同運動，此外，其還(hái)具有良好(hǎo)的疏水性（水接觸角爲140°），在水下能(néng)夠保持正常傳感功能(néng)。

相關成(chéng)果以“An ultra-lightweight and hydrophobic piezoresistive foam with super-wide strain and pressure detection range”爲題發(fā)表在Composites Part B: Engineering（https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2024.111412）。甯波材料所博士生李學(xué)雲爲該論文第一作者，甯波材料所汪龍研究員爲該論文的通訊作者。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（52003280）和甯波市科技創新2025重大專項（2021Z052）等的支持。

圖1 制備的系列泡沫壓阻傳感器的結構、性能(néng)以及在人體運動領域的應用

（高分子與複合材料實驗室  李學(xué)雲）