小纸张大用途，让生活更美好

纸张作为人们日常生产生活中最为常见的一种材料，具有轻便、柔韧性好、比表面积大、可降解、价格低廉等优点，用其作为基底材料构建的柔性电子产品具有易处理、可丢弃且环境友好等特点，因此基于纸基材料构建的电子器件不断涌现，在智能传感、可穿戴设备、绿色能源、生物医疗以及微流控分析等领域展示了广阔的应用前景。不断创新的微纳加工及纳米技术让人们可以更好地控制纸张的结构与性能，为纸张在新一代电子产品中的广泛应用奠定了良好的基础。近日，济南大学的于京华教授（点击查看介绍）、刘宏教授（点击查看介绍）研究小组应邀以“Flexible Electronics Based on Micro/Nanostructured Paper”为题撰写的综述文章系统介绍了基于微/纳结构纸柔性电子器件的最新研究进展。

文章首先介绍了应用于柔性纸基电子器件制作纸张及类纸材料的化学组成与物理结构特点，从根本上解释了纸基材的突出优势。具有多孔结构的纸张主要由随机互连的纤维素纤维组成，产生的毛细作用在微流控纸芯片领域发挥着重要的作用，然而其宏观上的绝缘特性在一定程度上限制了其在电子器件领域的应用。为此，人们在近年来发展了多种化学方法及物理手段来对纸基材料的电学性能及表面粗糙程度、功能基团、亲疏水性等进行调控，同时引入不同种类的功能纳米材料及加工技术以期开发更多柔性纸基电子器件。随后，根据工作原理的差异，作者将目前已报道的柔性纸基电子器件分为以下几类：基础电子元件（电极、电路、开关）、能源存储器件（超级电容器、生物燃料电池、锂离子电池）、纳米发电机、电化学分析器件、压力传感器、基于纳米结构纸的透明光电器件和其它器件（紫外探测器、LED、射频识别、扬声器等）。针对每一类纸基柔性电子器件的设计原理、构建过程及基础应用，作者都进行了详细的阐述。最后，作者对柔性纸基电子器件领域面临的挑战进行了总结，而且根据该领域目前的研究现状，并结合相关领域的技术进步对柔性纸基电子器件今后可能的研究方向进行了展望。为了促进柔性纸基电子器件由实验室研究向市场应用的转化，除了纸基材本身的功能化处理技术需要加强以外，多功能、低成本的制造工艺和新材料与封装技术的引入对柔性纸基电子器件的发展至关重要。该综述有助于加深相关研究人员对柔性纸基电子器件重要作用的理解，对深入认识纸基材的功能化处理过程、巧妙设计便携式电子器件具有指导意义。尽管目前已经推入市场的柔性纸基电子产品种类有限，作者坚信经过研究人员的不懈努力，柔性纸基电子器件在某些实际应用领域一定可以“大显身手”，成为人/物与世界沟通的“芯”工具，助力智慧时代的发展，让人类生活变得更美好。

该成果近期已在线发表于Advanced Materials上，文章的Video Abstract也已上线。济南大学的于京华教授和刘宏教授为该论文的通讯作者，张彦博士为该论文的第一作者。该研究工作得到国家自然科学基金（51502112, 51632003, 21675064）、山东省泰山学者工程（ts201712048）、国家“111计划”（D17001）、国家博士后创新人才支持计划（BX20180129）和山东省自然科学基金（ZR2017ZC0124）等项目的资助。

该论文作者为：Yan Zhang, Lina Zhang, Kang Cui, Shenguang Ge, Xin Cheng, Mei Yan, Jinghua Yu and Hong Liu

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Flexible Electronics Based on Micro/Nanostructured Paper

Adv. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adma.201801588

导师介绍

于京华

http://www.x-mol.com/university/faculty/20261

刘宏

http://www.x-mol.com/university/faculty/50124