Advanced Materials:重生之旧貌新颜——基于纤维素柔性功能材料的新兴智能电子器件

柔性智能电子在个性化移动设备、人机接口单元、可穿戴医疗保健系统和仿生智能机器人等领域发挥着重要作用。聚烯类、聚氨酯类以及聚环氧树脂类合成高分子由于较好的稳定性以及柔韧性被选作基质材料应用于柔性电子器件,然而这些材料也存在着原料成本高、降解性差、不易回收等不足,在新时代的柔性智能电子产品发展中面临着挑战和压力。与此同时,以纤维素为代表的天然高分子材料日益引起人们的关注,作为一种古老的生命体材料在当代却焕发出勃勃生机。纤维素基材料具有原料来源丰富、成本低、容易加工、易于改性、可生物降解和可循环再利用等诸多优势,并兼具良好的机械力学-柔韧性、介电性、压电性和可转化性等优点。基于诸多本征优势,纤维素可以被开发为柔性基质、粘合剂、介电层、隔膜、凝胶电解质和衍生电极材料以应用于柔性电子器件。

东北林业大学于海鹏教授团队与中南林业科技大学吴义强教授、沈阳化工大学赵大伟博士合作,撰文阐述了纤维素独特的分子结构和纳米形貌,总结了纤维素材料的构效与应用关系,以及结合先进制造策略为新型柔性电子器件开发带来的机遇,综述了纤维素基功能材料在新兴柔性智能电子方面的最新研究进展,内容包括柔性传感器、光电设备、场效应晶体管、纳米发电机、电化学储能设备、仿生电子皮肤和生物电子检测装备等。在文章的结束部分,作者也提出纤维素基柔性智能电子的发展还应继续秉承科学发展理念,加强在分子水平的结构设计来激发纤维素更多的新颖特性,并与先进制造和智慧制造进一步结合,研发多功能集成的纤维素基柔性智能电子器件。同时,作者呼吁更加关注生物和仿生理念,发展穿戴式生物检测-生物医疗的一体化装置,推进其在生物领域的应用。文章作出展望,纤维素在未来的智能电子设备中的作用和应用范围将会越来越突出。

相关成果作为特邀综述文章以“Cellulose-Based Flexible Functional Materials for Emerging Intelligent Electronics”为题发表在《Advanced Materials》。