Confined graphitization of cellulose polymorphs enables high-performance piezoresistive electronics
作者：Zhijiang Li，Xiang Chen，Guozhuo Chen , Hou-Yong Yu，Jingzhuo Guan ，Yannan Liu
關(guān)鍵字：Cellulose，Conductive nanocellulose，Nanofiller，Pressure sensing，Biopolymer
論文來源：期刊
發(fā)表時間：2025年
纖維素是一種可再生生物聚合物，在可持續(xù)電子和傳感技術(shù)方面具有巨大的前景，但其固有的絕緣性阻礙了更廣泛的應(yīng)用。在這項研究中，我們提出了一種區(qū)域選擇性、酸誘導(dǎo)的受限石墨化策略，將四種纖維素多晶型物（I-IV）轉(zhuǎn)化為具有高石墨化度、優(yōu)異的導(dǎo)電性、出色的熱穩(wěn)定性（高達(dá)445.3 °C）和多樣化的納米結(jié)構(gòu)形貌的本征導(dǎo)電納米纖維素（CNCene）。其中，創(chuàng)造性地利用CNCene-III作為多功能納米填料，摻入纖維素基體中，構(gòu)建柔性壓阻器件。與通常影響柔韌性的傳統(tǒng)導(dǎo)電填料不同，CNCene-III顯著提高了所得纖維素復(fù)合薄膜（CCF）的抗拉強(qiáng)度（從35.9 MPa到82.1 MPa）和斷裂伸長率（從7.7 %到23.1%），這要?dú)w功于強(qiáng)烈的界面相互作用。CCF表現(xiàn)出90 ms的超快響應(yīng)時間和23%的低壓電阻變化，表現(xiàn)出高靈敏度和快速信號反饋。這實(shí)現(xiàn)了實(shí)時壓力傳感能力，并通過可靠的摩爾斯電碼信號傳輸?shù)玫津?yàn)證。與采用碳納米管或石墨烯衍生物的傳統(tǒng)纖維素基導(dǎo)電復(fù)合材料相比，該策略為工程導(dǎo)電納米纖維素提供了一個可擴(kuò)展的、無熱解的平臺，具有集成的機(jī)械增強(qiáng)、導(dǎo)電性和功能響應(yīng)性。