近年來,日新月異的柔性電子產品/概念的出現開辟了未來電子領域的新前景,在信息、能源、醫療及國防等領域顯現出了巨大的應用潛力,如柔性電子顯示器、有機發光二極管、薄膜太陽能電池板等。其中,傳感器作為柔性電子器件的核心部件,在運動監測、人機界面、疾病診斷、健康監測等方面發揮著重要作用,成為當前柔性電子材料與器件主要研究熱點之一。傳統傳感器主要基于Si、 Au、Pt和氧化銦錫等半導體或金屬材料制備而成,這些材料存在剛性大、硬度高等缺陷,缺乏柔韌性、變形性和延展性,嚴重制約了其在柔性電子器件等領域的應用。同時,基于合成高分子導電材料的傳感器廣泛使用會產生大量不可降解電子垃圾,易造成資源浪費和環境污染,更不順應于當前社會綠色可持續發展的要求。因此,對具有來源廣泛、化學成分多樣、優異的生物相容性、生物降解性和天然多層級結構等多個優勢的天然高分子材料進行合理加工與設計,進而得到基于天然高分子的導電材料并組裝制備得到新型綠色柔性電子傳感器件是解決以上瓶頸問題的策略。
陜西科技大學陳詠梅教授和馬建中教授在特約綜述中以天然高分子導電材料為主線,從天然高分子導電材料制備和傳感器應用領域兩方面展開論述,總結了基于天然高分子制備導電材料的模板法和摻雜法。模板法直接以天然高分子材料的天然骨架結構作為基質,其豐富的層次結構和形態為制備具有不同微納結構的導電材料提供了大量的空間,而摻雜法是在天然高分子材料處理后的產物或衍生物中均勻摻雜導電介質以制備導電材料。同時,歸納了基于天然高分子的柔性導電材料在濕度、溫度、應變、氣流/氣體、光、生物傳感器件中應用的研究進展,著重強調了天然高分子材料固有性質對導電材料制備和傳感器件設計的有利影響。最后展望了基于天然高分子的柔性導電材料在設計和組裝柔性傳感器方面的前景,為高效發展綠色柔性電子和天然高分子材料的高值化利用提供新思路。此外,對于實現復雜自然和生物環境的傳感,多種不同類型傳感器件的集成是必然趨勢,呼吁從事開發傳感器以及天然高分子材料的研究人員需要進行不同領域的交叉合作。
該綜述發表在《高分子學報》2020年第8期“慶祝張俐娜院士80華誕專輯”(高分子學報, 2020, 51(8): 864 - 879),DOI:10.11777/j.issn1000-3304.2020.20114,通訊作者是陜西科技大學陳詠梅教授和馬建中教授。
原文鏈接:https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2020.20114
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