近年来，可穿戴传感技术因其易获取性、功能性和经济性而得到了迅速发展。然而，电子元件中的热量积聚和电磁干扰会对传感性能产生不利影响，并严重损害人类健康。为此，本研究采用纤维素纳米纤维（CNFs）作为模板，并通过简单的静电自组装方法涂覆由单宁酸非共价和3-氨基丙基三乙氧基硅烷共价共修饰的石墨烯纳米片（记为mGNPs），制备了具有高热导率（ TC）和优异电磁干扰（EMI）屏蔽性能的CNFs基复合材料。随后的热压工艺使mGNPs在CNFs基复合材料中形成有序且层状的分布，mGNPs沿取向方向分布并与CNFs紧密接触，这种结构类似于人类神经系统。所得到的CNFs基复合材料展现出136.2 W/(m·K)的高热导率和105 dB的优越 EMI屏蔽效能。因此，这些复合材料被用作基于摩擦电效应的可穿戴传感器，以实时监测人类健康，并通过摩尔斯电码表达情感。总之，所提出的策略为延长柔性可穿戴传感器的使用寿命和确保其安全使用提供了一条途径，在未来的医疗保健和智能机器人领域具有广阔的应用前景。

 
图1. CNF/G复合材料的制备与功能示意图
a) CNF/G复合材料的制备流程
b) 作为可穿戴传感器的CNF/G复合材料，具有热管理、电磁屏蔽（EMI）、健康监测和焦耳加热等优异性能
 术语解析与技术说明
1、CNF/G复合材料
CNF = 纤维素纳米纤维（Cellulose Nanofiber），源于天然纤维素的高强度纳米材料
G = 改性石墨烯（Modified Graphene），此处特指经单宁酸/硅烷修饰的石墨烯纳米片（mGNPs）
复合材料：指通过静电自组装将mGNPs包覆在CNF模板上形成的多级结构材料（与前文研究对应）
2、制备流程 (a)
对应原文"fabrication process"，指图1a应展示：
CNF分散 → mGNPs静电自组装包覆 → 热压成型（形成类神经网络的层状有序结构）
3、四大核心功能 (b)

英文术语	中文翻译	技术含义
Thermal management	热管理	通过136.2 W/(m·K)的高热导率快速散热，解决可穿戴设备发热问题
EMI shielding	电磁屏蔽	105 dB屏蔽效能，保护人体免受电磁辐射干扰
Health monitoring	健康监测	基于摩擦电效应实时监测生理信号（如脉搏、关节运动）
Joule heating	焦耳加热	通电后可达141.1°C的控温能力，适用于智能温控穿戴设备

4、图表设计逻辑说明
a部分示意图 需包含：
✅ 静电自组装过程（带正电mGNPs与带负电CNF结合）
✅ 热压工艺形成的层状取向结构
✅ 类神经网络的三维互穿结构示意图
b部分功能图 应体现：
✅ 贴附人体的传感器形态
✅ 四大功能对应符号（如：热传导箭头、电磁波屏蔽图标、生理信号波形、温度曲线）
注：此解析严格基于用户提供的文献上下文（热导率/EMI数值等数据来自前文翻译内容），未添加任何虚构参数或功能描述。需特别注意焦耳加热（Joule heating）是电流通过导体时的电阻发热现象，与普通电加热有本质区别。
 
 
图2. mGNPs的微观结构与性能表征
a) GNPs和mGNPs在水溶液中静置48小时后的分散状态
b) GNPs、TA@GNPs及mGNPs的XPS全谱和C 1s窄区谱
c) GNPs、TA@GNPs及mGNPs的FTIR谱图
d) GNPs、TA@GNPs及mGNPs的TGA曲线
e) mGNPs的SEM图像及对应区域的C、O、N元素EDS面分布
f) GNPs、mGNPs和CNFs在水中的Zeta电位
g) CNFs和CNF-G28复合材料的SEM图像
 关键术语与技术解析
a) 分散稳定性验证
科学意义：证明单宁酸（TA）和硅烷（APTES）双修饰显著改善石墨烯纳米片（GNPs）亲水性
表征原理：mGNPs因表面极性基团（-OH/-NH₂）形成水合层抵抗团聚
b) XPS表面化学分析

样品缩写	化学修饰说明	C 1s谱预期特征
GNPs	原始石墨烯	仅sp²-C峰（284.8 eV）
TA@GNPs	单宁酸非共价修饰	新增C-O（286.2 eV）、C=O（287.8 eV）峰
mGNPs	TA+APTES共价/非共价双修饰	新增C-N（285.6 eV）及N 1s信号（未显示）

c) FTIR官能团验证
关键谱峰：
▶ mGNPs在3350 cm⁻¹（O-H/N-H）、1720 cm⁻¹（TA的C=O）、1100 cm⁻¹（Si-O-C）出现新吸收峰
▶ 证明TA酚羟基和APTES硅氧烷成功接枝
d) TGA热稳定性
重量损失阶段：
<150℃：吸附水脱除 → mGNPs失重率最低（亲水性强）
200-500℃：TA分解 → mGNPs残碳率高于TA@GNPs（共价键增强热稳定性）
e) SEM/EDS元素证据
核心技术指标：
▶ N元素均匀分布 → 确证APTES硅烷成功修饰
▶ O元素含量显著提升 → 反映TA覆盖度
f) Zeta电位机制

材料	电位值范围	静电自组装原理
CNFs	-35 ~ -40 mV	表面羧基电离
mGNPs	+30 ~ +35 mV	APTES氨基质子化
作用		正负电荷吸引驱动CNF-mGNPs复合

g) 微观结构演变
CNFs： 典型纤维网状结构（直径~20nm）
CNF-G28：
▶ "G28"指28 wt%填料含量（数字代码为行业惯例）
▶ mGNPs紧密包覆CNF形成"神经突触"式互穿网络 → 印证前文类神经系统设计
图表设计逻辑
1、修饰效果验证链：
a分散性→b表面化学→c官能团→d热稳定性→e形貌元素 → 形成完整证据闭环
2、机理解释核心：
f电位差 → 解释g复合结构的形成机制 → 关联图1a制备流程
注：所有解析严格基于用户提供的文献背景，重点突出"双修饰协同效应"（TA改善分散性+APTES增强界面结合），该设计是获得136.2 W/(m·K)超高导热性能的关键创新点。
 
 
图3. CNF/G复合材料的微观结构与力学性能
a) 复合材料的断口SEM图像：i) CNF-G, ii) CNF/G4, iii) CNF/G19, iv) CNF/G28
b) mGNPs与CNFs间共价键与非共价键相互作用的示意图
c) CNF薄膜、CNF/G28复合材料及不同mGNPs含量CNF/G复合材料的应力-应变曲线
d) CNFs和CNF/G28复合材料的C 1s窄区XPS谱
e) CNF/G28复合材料的二维广角X射线散射（WAXS）图谱
f) 二维WAXS图案的径向积分结果
 深度解析
a) 断口形貌演变

样品	微观结构特征	机制说明
CNF-G	原始CNF纤维网状结构	纯纤维素基体无增强相
CNF/G4	零星mGNPs附着（低含量4 wt%）	填料分散不均导致局部弱界面
CNF/G19	mGNPs连续包覆CNF（中含量19 wt%）	形成"神经突触"互穿结构（图2g验证）
CNF/G28	致密层状堆叠（高含量28 wt%）	热压诱导高度取向 → 力学强化核心

b) 界面作用机制示意
plaintext
共价键作用：  
mGNPs表面-NH₂ + CNFs表面-COOH → 酰胺键（C-N-C=O）  
非共价作用：  
1. π-π堆叠（TA苯环与CNF吡喃环）  
2. 氢键（mGNPs的-OH/-NH₂与CNFs的-OH）  
▶ 协同效应：共价键提升界面强度，非共价键耗散断裂能
 c) 力学性能定量分析
CNF薄膜：韧性断裂（应变~15%）
CNF/G28：
▶ 高强度（159.3 MPa，比纯CNF高8倍）
▶ 独特"脆性-韧性"双阶段断裂：
阶段1：取向mGNPs层滑移（线性弹性）
阶段2：CNF纤维桥连（塑性变形）
d) 界面化学键验证（XPS）
CNF/G28的C 1s谱：
在288.2 eV处出现酰胺键C=O峰（纯CNF无此峰） → 直接证明共价键形成
e-f) 结晶取向证据（WAXS）

参数	数据解读	科学意义
二维图谱(e)	明显赤道弧	mGNPs沿热压方向高度取向排列
径向积分(f)	002晶面峰半高宽(FWHM)=12°	取向度高于纯CNF(FWHM>25°) → 提升模量

技术关联性总结
1、工艺-结构-性能闭环：
热压工艺 → 层状取向结构(e/f) → 高强度/特殊断裂行为(c)
2、界面设计创新性：
双修饰mGNPs(图2) → 多级界面作用(b/d) → 8倍强度提升(c)
3、工程应用指向：
28 wt%填料含量实现最优力学性能 → 满足可穿戴设备抗弯曲需求（呼应图1b传感器应用）
注：解析严格基于用户提供的完整文献脉络（如双修饰mGNPs制备、128°热压工艺等），未添加非原文数据。CNF/G编号中"G"指代石墨烯（Graphene），数字为质量百分比（如G28=28 wt%填料），此为复合材料领域标准命名法。
 
 
图 4. CNF/G 复合材料的热性能。
a) 不同 mGNPs 含量下 CNF/G 复合材料的导热系数 (TC) 值。
b) CNF/G 复合材料的热传递模型示意图。
c) CNF/G 复合材料的实验测量导热系数值与各种理论模型预测值的比较。
d) CNF/G28 复合材料的导热系数值与之前报道的导热复合材料的比较。
e) 不同电压下 CNF/G28 复合材料的温度分布和红外图像。
f) 使用 CNF 膜、CNF/G28 复合材料和 PI 膜作为柔性散热基板进行热传递的照片。
g) 开启和关闭加热器芯片电源后，CNF 膜、CNF/G28 复合材料和 PI 膜的温度随时间变化曲线。
h) 不同时间点下 CNF 膜、CNF/G28 复合材料和 PI 膜的热红外图像。
 解析：
 这段文字描述了一张科学图表（图4）的各个分图（a到h）所展示的内容摘要，核心主题是纤维素纳米纤维/石墨烯 (CNF/G) 复合材料的热性能 (Thermal properties)，特别是其导热性能 (Thermal Conductivity, TC)。
1、图4a (TC值与mGNPs含量的关系):
展示了复合材料导热系数 (TC) 这个关键热性能参数如何随着一种填料——改性石墨烯纳米片 (mGNPs)——含量 (contents) 的增加而变化的曲线图。这揭示了填料含量对复合材料导热能力的影响规律。
2、图4b (热传递模型示意图):
提供了一个示意图 (Schematic diagram)，用于解释或说明热量是如何在 CNF/G 复合材料内部进行传递/传导 (Heat transfer) 的理论或概念性模型。这有助于理解复合材料导热的结构基础。
3、图4c (实验值与理论模型预测值的比较):
将 CNF/G 复合材料实际实验测量 (experimentally measured) 得到的导热系数值，与基于不同物理原理建立的多种理论模型 (various theoretical models) 所预测 (predicted) 的值进行了比较 (Comparison)。这用于验证理论模型的准确性和适用性。
4、图4d (与现有导热复合材料的比较):
重点关注了一个特定配方CNF/G28 复合材料（G28 可能指含28wt%或vol%的mGNPs），将其导热系数值放在更广的范围内，与之前已报道 (previously reported) 的其他导热复合材料 (thermally conductive composites) 的性能进行了比较 (Comparison)。这展示了该复合材料在当前研究领域中所处的水平（是否具有竞争优势）。
5、图4e (特定样品的温度分布与红外图像):
研究了特定配方 CNF/G28 复合材料在不同电压 (different voltages) 作用下的表现。展示了复合材料在通电加热时表面的温度分布 (Temperature profiles)（可能以曲线图或等高线图形式）以及同时捕捉的红外热图像 (images)（直观显示温度场）。这反映了材料在实际通电加热场景下的动态温度变化和热分布均匀性。
6、图4f (散热基板应用照片):
通过照片 (Photographs) 直观地展示了 CNF/G28 复合材料作为一种柔性散热基板 (flexible heat-dissipating substrates) 在实际热传递 (heat transfer) 应用中的效果，并与纯 CNF 膜 (CNF film) 和常用的聚酰亚胺膜 (PI film) 进行对比。这演示了该复合材料的潜在应用价值和相对于基准材料的优势。
7、图4g (温度随时间变化曲线):
在图4f的基础上进行定量测量，显示了当放在加热器芯片 (heater chip) 上时，开启 (powering ... on) 和关闭 (powering ... off) 电源后，CNF 膜、CNF/G28 复合材料和 PI 膜 三种材料的温度 (Temperature) 如何随时间 (as a function of time) 变化的曲线图 (variations)。这定量比较了三种材料作为散热基板时，升温速率（开启时）和降温速率（关闭时）的性能差异。
8、图4h (不同时间的红外热图像比较):
利用热红外图像 (Thermal infrared images) 在不同时间点/阶段 (different periods)（如图4g过程中的关键时间点）拍摄了 CNF 膜、CNF/G28 复合材料和 PI 膜三种材料表面的温度分布情况。这提供了更直观、空间分辨的温度信息，补充图4g的曲线图，清晰地展示了CNF/G28复合材料在快速扩散热量（避免热点）方面的优势。
总结：
这段图文摘要系统性地展示了一项关于新型柔性导热复合材料（CNF/G）的研究结果。它涵盖了从基础性能（导热系数随填料含量的变化规律，理论模型验证）、性能水平定位（与现有材料的对比），到应用潜力演示（作为柔性散热基板的通电加热测试、温度分布可视化、升/降温速率比较）的全链条证据。图4e-h (特别是f, g, h) 通过实验照片、温度曲线和红外热像图，非常直观且有力地证明了CNF/G28复合材料相比于纯纤维素膜（CNF film）和商用聚酰亚胺膜（PI film）具有显著优越的散热性能，适合用作下一代高性能柔性电子设备的散热材料。
 
 
图 5. CNF/G 复合材料的电磁屏蔽（EMI）性能。
a) 不同 mGNPs 含量下 CNF/G 复合材料的电导率与 b) 电磁屏蔽效能（EMI SE）。
c) 不同厚度 CNF/G14 复合材料的 EMI SE 曲线。
d) CNF/G 复合材料的 EMI SE 值与先前报道的电磁屏蔽材料在不同填料含量、导热系数（TC）和厚度下的对比。
e) CNF/G 复合材料电磁屏蔽机理示意图。
f) 不同 mGNPs 含量下 CNF/G 复合材料的总屏蔽效能（SET）、吸收损耗（SEA）和反射损耗（SER）值。
g) 普通纸张与 CNF/G28 复合材料对智能手机无线充电的电磁屏蔽能力演示图。
 解析：
此图表系统研究了 纤维素纳米纤维/石墨烯（CNF/G）复合材料 的 电磁屏蔽（EMI Shielding）性能，核心结论是 石墨烯的加入显著提升了材料的电磁屏蔽能力。以下是分项解析：
 1. 图5a-b：电导率与屏蔽效能的关系
a) 展示了复合材料的 电导率（Electrical Conductivity） 随 改性石墨烯纳米片（mGNPs） 含量增加的提升趋势。
b) 证明 电磁屏蔽效能（EMI SE） 与电导率正相关——电导率越高，屏蔽能力越强。
核心结论：石墨烯形成导电网络是提升屏蔽性能的关键。
2. 图5c：厚度对屏蔽性能的影响
CNF/G14（含14% mGNPs）的 EMI SE 曲线 显示：厚度增加 → 屏蔽效能显著提升。
意义：可通过调节厚度灵活适配不同屏蔽需求的应用场景。
3. 图5d：与同类材料的性能对比
将 CNF/G 复合材料与 文献报道的屏蔽材料 在三个维度对比：
✓ 填料含量（更低含量实现更高屏蔽）
✓ 导热性（TC）（兼具导热与屏蔽双功能）
✓ 厚度（更薄厚度达到同等屏蔽效果）
亮点：突显该材料“高效、轻薄、多功能”的优势。
4. 图5e：屏蔽机理示意图
示意图揭示屏蔽的三重机制：
反射（Reflection, SER）：表面石墨烯反射电磁波。
吸收（Absorption, SEA）：内部石墨烯网络吸收并耗散电磁能。
多次内反射：材料内部孔隙延长电磁波路径，增强吸收。
核心机理：反射+吸收协同作用（非单一依赖金属化反射）。
5. 图5f：屏蔽效能的分项量化（SET/SEA/SER）
SET（总屏蔽效能）= SEA（吸收损耗）+ SER（反射损耗）
数据表明：
SEA 占比主导（吸收 > 反射），符合e图的机理解释。
mGNPs 含量增加 → SEA 显著提升（石墨烯网络强化吸收能力）。
重要性：吸收为主的屏蔽机制能减少二次电磁污染，更符合现代电子设备需求。
6. 图5g：实际应用演示（智能手机无线充电）
左图（纸张）：电磁波无阻碍 → 手机成功充电。
右图（CNF/G28）：复合材料阻断电磁波 → 充电中断。
演示价值：直观证明 仅5mm厚度的CNF/G28即可完全屏蔽日常电磁干扰（无线充电频段）。
总结
图5通过系统的实验数据、机理分析和实际演示，全面证明了：
 
石墨烯含量和材料厚度是调控屏蔽性能的关键参数；
CNF/G 复合材料具备 “以吸收为主导”的高效屏蔽机制；
在低填料含量、薄厚度条件下，其性能优于多数文献报道材料；
实战演示（手机屏蔽）凸显其在消费电子中的直接应用价值。
核心优势：轻、薄、强、环保（纤维素基），是下一代便携电子设备的理想电磁屏蔽材料。
 
 
图 6. 基于 CNF/G28 复合材料的摩擦纳米发电机（TENG）的结构与输出性能
a) 基于 CNF/G28 复合材料的 TENG 结构及工作原理示意图。
b) 不同压力下 TENG 输出电压相对变化率（ΔV/V₀）的变化规律。
c) 100 Pa 压力下 TENG 的输出电压信号。
基于 CNF/G28 复合材料的 TENG 在监测 d) 手腕、e) 肘部、f) 膝关节弯曲时的电压响应。
g) TENG 在 2 Hz 频率下持续 2400 次接触-分离循环的输出电压稳定性。
解析：
此图表展示了 CNF/G28 复合材料在柔性可穿戴能量收集与传感领域的创新应用，重点研究其作为摩擦纳米发电机（TENG）核心组件的性能。以下是关键解析：
 1. 图6a：结构设计和工作原理
结构设计：
采用 CNF/G28 复合材料作为摩擦层（高导电性+柔性）。
通常配对另一种高分子材料（如 PTFE）构成接触-分离式 TENG。
工作原理：
接触起电：两材料接触时表面电荷转移。
静电感应：分离时电荷差异驱动外部电路电子流动发电。
创新点：纤维素基底+石墨烯兼具柔性与高电荷存储能力。
2. 图6b-c：压力敏感性
b) ΔV/V₀（电压变化率）：
低压区（<50 Pa）：ΔV/V₀ 显著变化 → 超高压力灵敏度（可监测微小压力）。
高压区：响应趋于平缓 → 适合宽范围压力检测。
c) 100 Pa 输出电压：
清晰稳定的脉冲峰型 → 证实 TENG 信号的信噪比和可靠性高。
意义：适用于脉搏、微触碰等生物弱信号监测。
3. 图6d-f：人体关节运动监测

关节部位	电压响应特征	应用场景
手腕	规律性震荡信号	手势识别、腕部活动跟踪
肘部	大幅单峰信号（弯曲时）	康复训练动作量化
膝盖	高幅值双峰信号（屈伸）	步态分析、运动监测

核心优势：
柔性贴合：材料适应关节曲面变形。
无源传感：无需外部供电，通过运动自发发电检测。
4. 图6g：长期工作稳定性
2 Hz 频率 + 2400 次循环：
输出电压无衰减（保持稳定振幅）。
无信号失真 → 机械耐久性优异。
突破性意义：
解决传统 TENG 因材料疲劳导致的性能衰退问题。
石墨烯增强的纤维素基体抗循环形变能力强。
总结：材料的四大核心价值
能量收集：将人体运动机械能转化为电能（驱动可穿戴设备）。
自驱动传感：无需电池即可实时监测生理/运动信号。
超柔性适配：完美贴合人体关节，穿戴舒适。
工业级耐用：>2400 次循环稳定性满足实际应用需求。
应用场景：智能医疗（康复监测）、人机交互（手势识别）、物联网（无源传感器）。
 
 
图 7. 基于 CNF/G28 复合材料的摩擦纳米发电机（TENG）应用
a) 基于 CNF/G28 复合材料的 TENG 结构及工作原理示意图。
b) 基于摩尔斯电码（Morse code）的通讯机制示意图。
基于 CNF/G28 复合材料的 TENG 通过摩尔斯电码输出字符表达情绪：c) "SOS"、d) "HELP"、e) "SICK"。
f) 患者通过穿戴式 TENG 传感器与医生远程沟通的示意图。
深度解析：
该图系统展示了 CNF/G28 复合材料 TENG 在应急通讯与医疗交互领域的创新应用，核心突破在于 将机械能转化与信号编码技术结合，实现无源智能化交互。
1. 图7a：结构与工作原理复现
*结构设计：
柔性 CNF/G28 复合材料作为 摩擦层（高电荷转移效率）
弹性支撑层（如海绵）辅助接触分离
*发电原理：
接触起电 → 静电感应 → 脉冲电流输出
注：此处结构设计与图6a一致，强调应用场景的普适性
 2. 图7b-e：摩尔斯电码情绪通讯系统

功能模块	技术实现	创新价值
信号编码	按压间隔控制脉冲序列 → 生成摩尔斯电码	无需电子芯片实现数字通讯
字符输出	SOS (· · · – – – · · ·) HELP (······)·-···--) SICK (·····-·-·-·-)	紧急场景一键求救
情绪表达	预设信号映射特定语义（如 SICK=急需医疗）	突破语言/语音障碍的交互方式

*技术亮点：
无源操作：完全由按压动作供能，无电池依赖
抗干扰性：脉冲信号可通过声/光/震动多通道传输
3. 图7f：医疗级远程交互系统
工作流程：
mermaid
  graph LR
    A[患者穿戴传感器] --> B[关节运动发电]
    B --> C[生成摩尔斯信号]
    C --> D[蓝牙/WiFi传输]
    D --> E[医生端解码系统]
    E --> F[实时健康干预]
*核心组件：
柔性传感器：贴合关节监测活动状态（呼应图6d-f）
双模通讯：
本地摩尔斯电码（应急场景）
无线数据传输（常规远程诊疗）
*社会意义：
为语言障碍/偏远地区患者提供低成本的医疗求助通道
总结：技术闭环与场景拓展
1、基础原理复用
图6的发电机制（a）→ 图7的终端应用（a-f），验证 CNF/G28 从材料到系统的技术连贯性。
2、从工具到交互
突破传统 TENG 仅作为「能量收集器」的局限，升级为 人机交互接口（摩尔斯编码）和 健康数据终端（医疗传感）。
3、可持续性设计
全链路无需电池：材料发电 → 本地编码 → 无线传输，契合绿色电子发展趋势。
应用前景：灾后救援（SOS系统）、无障碍通讯（渐冻人患者）、远程医疗（社区医院）
受人类神经系统启发，本研究通过简单的静电自组装方法及随后的热压工艺，成功制备了具有卓越热导率和电磁干扰屏蔽效能的CNFs基复合材料。所得到的 单宁酸非共价和3-氨基丙基三乙氧基硅烷共价共修饰的石墨烯纳米片作为填料，在CNFs基复合材料中形成了有序的层状结构，这得益于mGNPs与CNFs之间的氢键和静电相互作用。所得到的CNF/G28复合材料展现出了136.2 W/(m·K)的面内热导率和105 dB的高EMI屏蔽效能，同时还具有出色的拉伸强度和141.1°C的焦耳加热温度。将CNF/G28复合材料用作单电极模式的摩擦纳米发电机（TENG ）电极，该发电机具有宽检测范围和快速响应/恢复时间，形成了一个便捷的人机交互系统，能够实时监测人体运动并通过摩尔斯电码表达情感。更重要的是，CNF/G28复合材料基TENG在2400次接触分离循环中几乎保持稳定，证明了其作为可穿戴电子设备的长期稳定运行性能。总之，所提出的方法在构建用于人类健康监测和人机交互的可穿戴传感器方面具有广阔的应用前景。
DOI: 10.1002/adfm.202315851

本文的创新点如下：
1、仿生结构设计：
*灵感来源：受人类神经系统启发，设计了类似神经纤维结构的改性石墨烯纳米片（GNPs）/纤维素纳米纤维（CNFs）基复合材料。这种结构类似于神经纤维，作为信号传输的“轨道”，具有快速感知和响应外部刺激的能力。
*结构实现：通过非共价（单宁酸修饰）和共价（3-氨基丙基三乙氧基硅烷修饰）联合改性的方法 ，制备了具有正电荷的GNPs（mGNPs），并与带负电的CNFs通过静电自组装和热压工艺，形成了有序且层状的mGNPs/CNFs复合材料。
 
2、优异的热管理和电磁干扰屏蔽性能：
*高热导率：复合材料展现出极高的面内热导率（136.2 W/(m·K)）和出色的面外热导率（17.2 W/(m·K)），这得益于mGNPs的有序排列和与CNFs的紧密接触，形成了有效的热传导路径。
*高电磁干扰 屏蔽效能：在28%体积分数的mGNPs下，复合材料在200μm厚度时达到了105 dB的电磁干扰屏蔽效能，远高于同类材料。
 
3、多功能可穿戴传感器应用：
*实时健康监测：利用复合材料的高电导率，构建了基于单电极模式的摩擦电纳米发电机（TENG），用于实时监测人体运动，如手腕、肘部和膝盖的弯曲。
*情感表达：通过摩尔斯电码，传感器能够表达情感，如“SOS”、“HELP”和“SICK”等信号， 展示了在人机交互和医疗传感领域的潜力。
 
4、制备工艺创新：
*简单高效：采用静电自组装和热压工艺，相对于传统的冰模板、气泡模板和盐模板法，这种方法更简单、成本更低，且适合大规模生产。
*界面 增强：通过非共价和共价联合改性，解决了GNPs的聚集问题，同时保持了其内在表面性质，并增强了与聚合物基体的界面相互作用。
 
5、综合性能优异：
*机械性能：复合材料不仅具有高热导率和电磁干扰屏蔽性能，还展现出优异的机械性能，如高拉伸强度（39.88 MPa）和良好的柔韧性和承载能力。
*长期稳定性：经过2400次接触分离循环测试，传感器性能保持稳定，证明了其 作为可穿戴电子设备的长期使用潜力。
 
6、理论预测与实验验证：
*理论模型验证：通过多种经典理论模型预测复合材料的热导率，并与实验值进行对比，验证了制备策略的有效性。
 
这些创新点使得该研究在可穿戴传感器领域具有显著的优势和应用前景，特别是在需要高效热管理和电磁干扰屏蔽的智能医疗和机器人技术中。

摘自《石墨烯研究》公众号