在科技飞速发展的当下，可穿戴电子产品、人机界面、智能检测等领域对压力传感器的需求与日俱增。压力传感器能够响应外部机械刺激并提供实时信息，在众多领域发挥着关键作用。目前，常见的电容式压力传感器结构相对简单，由两个平行导电电极板和中间的弹性介电层构成。而弹性介电层常用的聚烯烃、聚氨酯等石化基材料，存在原材料不可再生、不可生物降解以及易造成环境污染等弊端。因此，开发可生物降解的绿色、超弹新材料迫在眉睫。
近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所带来了令人振奋的消息。科研团队基于木质纤维绿碳缓冲材料研发，运用湿法发泡和离子交联策略，成功将纸浆（Pulp）纤维和聚乳酸（PLA）纤维复合，构筑出了一种绿色、超弹新材料。这种材料有望成为压力传感器领域的新宠。
该研究通过复配调控纸浆纤维和聚乳酸纤维，采用湿法发泡、离子交联和常压干燥的方法，开发出了具有超弹性的 PLA@Pulp 新型多孔材料。在成型过程中，聚乳酸纤维搭建起弹性骨架结构，微纤化的纸浆纤维填充其中，与聚乳酸纤维充分复合，不仅增加了纤维之间的缠绕程度，还赋予了弹性骨架更好的稳定性和机械强度。同时，分子层面的钙离子交联、氢键和静电相互作用，让材料拥有了稳定的多孔网络结构。
这种新型材料优势显著。它密度低、孔隙率高，具有定向的层状结构，大孔相互贯通，能承受高达 90% 的压缩应变。在 50% 应变下，经过 30000 次压缩回弹后，仍能保持 91% 的原始高度，超弹性能远超已报道的木质纤维纸浆泡沫材料。而且，该材料在宽温度、宽湿度范围下都具备良好的尺寸稳定性和应用稳定性，还能循环回收利用和生物降解。
将 PLA@Pulp 多孔材料作为介电层应用于电容式压力传感器，实现了接触式和非接触式传感。在 0 至 21.7 kPa 工作压力范围内，其响应灵敏度达 0.16 kPa-1，完全满足实际应用要求。从 “摇篮到大门” 生命周期评价来看，制备 1 公斤绿色超弹材料的 CO2 排放量仅为 1.04 公斤，环境毒性低于石化基泡沫材料。并且，该绿色超弹材料的制备成本与聚氨酯泡沫相当，低于聚酰胺和聚二甲基硅氧烷泡沫。
综上所述，这种绿色超弹新材料在性能、环保和成本方面都展现出巨大优势，有望替代石化基泡沫材料，在智能压力传感、监测器件等先进应用领域大放异彩，为相关领域的发展注入新的活力，推动行业朝着绿色、可持续的方向迈进。
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