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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，但同時也產生了大量電子垃圾，造成了嚴重的環(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外學者的廣泛關注。纖維素和甲殼素是地球上儲量最豐富的生物質資源，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，是制備“綠色”電子產品的理想材料。然而，天然生物質材料具有結構和成分的復雜、親水、功能性差（如：缺乏導電性）等缺點，限制了其在電子產品中的應用。因此，對天然生物質材料進行結構設計、分子改性和功能調控使其滿足電子產品的使用要求至關重要。

圖1 生物質基材料在“綠色”電子器件中的應用

  近日，華南理工大學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結構、物理狀態(tài)和本質特性，以及其應用于電子器件領域的優(yōu)勢和不足之處。接著，歸納了近年來通過物理、化學、生物、表面和界面工程等策略設計一維、二維和三維生物質材料，使其滿足電子器件應用領域材料特性的具體方法，并總結了這些材料的結構特點、綜合性能、可持續(xù)性和經濟性。然后，總結了利用一維、二維和三維生物質材料開發(fā)有機發(fā)光二極管（OLEDs）、太陽能電池（SCs）、印刷電子產品（PEs）和薄膜晶體管（TFTs）等“綠色”電子產品的最新研究進展。最后，概述了生物質“綠色”電子器件領域目前所面類的主要挑戰(zhàn)、未來的重點發(fā)展方向和應用前景。

圖2 通過界面調控策略設計功能性生物質基材料

圖3 生物質基材料（甲殼素納米紙）作為有機發(fā)光二極管的柔性基底

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

圖5生物質基材料（打印紙）作為打印電子線路的柔性基底

圖6生物質基材料（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（現為四川農業(yè)大學副教授），通訊作者為華南理工大學王小慧教授。該工作獲得了國家重點研發(fā)計劃（2019YFE0114400）、國家自然科學基金（22005103）、泰山產業(yè)領軍人才計劃（20180215）和中國博士后科學基金（2021M702377）等項目的資助。

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

  通訊作者簡介：王小慧，華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室，教授、副主任。主要從事生物質及紙基材料研究，發(fā)展了木質纖維功能界面的構建方法，實現多種碳納米材料和金屬納米顆粒對纖維的高效復合，并以此為基礎制備了具有導電、導熱、電磁屏蔽等性能的纖維及紙基材料；發(fā)展并改進了天然生物質的均相改性方法，實現了結構、性能可控的兩親性、離子性生物質衍生物的定向制備，進一步利用生物質及其衍生物分子自組裝、復合等方法獲得多種特殊結構和功能性的生物質基化學品和代塑新材料，并實現了它們在高附加值領域的應用。入選中組部萬人計劃“青年拔尖人才”、教育部“新世紀優(yōu)秀人才”支持計劃、廣東省特支計劃、及“泰山產業(yè)領軍人才”。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。獲教育部自然科學二等獎2項，主持重點研發(fā)計劃項目等國家及省部級科研項目10余項，參編英文專著3部，獲授權發(fā)明專利20余件，專利成果轉化4項。現擔任中國纖維素行業(yè)協(xié)會專家委員會委員、中國化學會纖維素專業(yè)委員會委員、廣東省造紙學會理事、國際期刊“Industrial Crops & Products”（一區(qū)）副主編，及“Bioresources”、Molecules、中國造紙、中國造紙學報、林產化學與工業(yè)、林業(yè)工程學報、數字印刷等期刊編委。