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  電子行業(yè)的快速興起給人類生活帶來了極大便利，但同時也產(chǎn)生了大量電子垃圾，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。因此，近年來研究和開發(fā)可持續(xù)和可降解的新型“綠色”電子器件受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。纖維素和甲殼素是地球上儲量最豐富的生物質(zhì)資源，具有可再生、可生物降解、耐高溫和易于功能化改性等優(yōu)點(diǎn)，是制備“綠色”電子產(chǎn)品的理想材料。然而，天然生物質(zhì)材料具有結(jié)構(gòu)和成分的復(fù)雜、親水、功能性差（如：缺乏導(dǎo)電性）等缺點(diǎn)，限制了其在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。因此，對天然生物質(zhì)材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分子改性和功能調(diào)控使其滿足電子產(chǎn)品的使用要求至關(guān)重要。

圖1 生物質(zhì)基材料在“綠色”電子器件中的應(yīng)用

  近日，華南理工大學(xué)王小慧教授課題組受邀在《Progress in Materials Science》上發(fā)表了題為“Designed Biomass Materials for “Green” Electronics: A Review of Materials, Fabrications, Devices, and Perspectives”的綜述論文。該綜述首先介紹了纖維素和甲殼素的化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)和本質(zhì)特性，以及其應(yīng)用于電子器件領(lǐng)域的優(yōu)勢和不足之處。接著，歸納了近年來通過物理、化學(xué)、生物、表面和界面工程等策略設(shè)計(jì)一維、二維和三維生物質(zhì)材料，使其滿足電子器件應(yīng)用領(lǐng)域材料特性的具體方法，并總結(jié)了這些材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、綜合性能、可持續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性。然后，總結(jié)了利用一維、二維和三維生物質(zhì)材料開發(fā)有機(jī)發(fā)光二極管（OLEDs）、太陽能電池（SCs）、印刷電子產(chǎn)品（PEs）和薄膜晶體管（TFTs）等“綠色”電子產(chǎn)品的最新研究進(jìn)展。最后，概述了生物質(zhì)“綠色”電子器件領(lǐng)域目前所面類的主要挑戰(zhàn)、未來的重點(diǎn)發(fā)展方向和應(yīng)用前景。

圖2 通過界面調(diào)控策略設(shè)計(jì)功能性生物質(zhì)基材料

圖3 生物質(zhì)基材料（甲殼素納米紙）作為有機(jī)發(fā)光二極管的柔性基底

圖4 生物質(zhì)基材料（a,殼聚糖衍生物；b,木質(zhì)素衍生物；羧甲基纖維素）作為太陽能電池的陰極界面層

圖5生物質(zhì)基材料（打印紙）作為打印電子線路的柔性基底

圖6生物質(zhì)基材料（a,紙張；j,纖維素納米紙）作為薄膜晶體管的柔性基底

  該論文第一作者為蘇治平博士（現(xiàn)為四川農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授），通訊作者為華南理工大學(xué)王小慧教授。該工作獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2019YFE0114400）、國家自然科學(xué)基金（22005103）、泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才計(jì)劃（20180215）和中國博士后科學(xué)基金（2021M702377）等項(xiàng)目的資助。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2021.100917

  通訊作者簡介：王小慧，華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，教授、副主任。主要從事生物質(zhì)及紙基材料研究，發(fā)展了木質(zhì)纖維功能界面的構(gòu)建方法，實(shí)現(xiàn)多種碳納米材料和金屬納米顆粒對纖維的高效復(fù)合，并以此為基礎(chǔ)制備了具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱、電磁屏蔽等性能的纖維及紙基材料；發(fā)展并改進(jìn)了天然生物質(zhì)的均相改性方法，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)、性能可控的兩親性、離子性生物質(zhì)衍生物的定向制備，進(jìn)一步利用生物質(zhì)及其衍生物分子自組裝、復(fù)合等方法獲得多種特殊結(jié)構(gòu)和功能性的生物質(zhì)基化學(xué)品和代塑新材料，并實(shí)現(xiàn)了它們在高附加值領(lǐng)域的應(yīng)用。入選中組部萬人計(jì)劃“青年拔尖人才”、教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”支持計(jì)劃、廣東省特支計(jì)劃、及“泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才”。已發(fā)表SCI論文110余篇，含IF>10的二十余篇，SCI他引3500余次，3篇論文曾入選ESI高被引論文。獲教育部自然科學(xué)二等獎2項(xiàng)，主持重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目等國家及省部級科研項(xiàng)目10余項(xiàng)，參編英文專著3部，獲授權(quán)發(fā)明專利20余件，專利成果轉(zhuǎn)化4項(xiàng)�，F(xiàn)擔(dān)任中國纖維素行業(yè)協(xié)會專家委員會委員、中國化學(xué)會纖維素專業(yè)委員會委員、廣東省造紙學(xué)會理事、國際期刊“Industrial Crops & Products”（一區(qū)）副主編，及“Bioresources”、Molecules、中國造紙、中國造紙學(xué)報(bào)、林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)、林業(yè)工程學(xué)報(bào)、數(shù)字印刷等期刊編委。