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
關鍵字：Cellulose，Conductive nanocellulose，Nanofiller，Pressure sensing，Biopolymer
論文來源：期刊
發表時間：2025年
纖維素是一種可再生生物聚合物，在可持續電子和傳感技術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用。在這項研究中，我們提出了一種區域選擇性、酸誘導的受限石墨化策略，將四種纖維素多晶型物（I-IV）轉化為具有高石墨化度、優異的導電性、出色的熱穩定性（高達445.3 °C）和多樣化的納米結構形貌的本征導電納米纖維素（CNCene）。其中，創造性地利用CNCene-III作為多功能納米填料，摻入纖維素基體中，構建柔性壓阻器件。與通常影響柔韌性的傳統導電填料不同，CNCene-III顯著提高了所得纖維素復合薄膜（CCF）的抗拉強度（從35.9 MPa到82.1 MPa）和斷裂伸長率（從7.7 %到23.1%），這要歸功于強烈的界面相互作用。CCF表現出90 ms的超快響應時間和23%的低壓電阻變化，表現出高靈敏度和快速信號反饋。這實現了實時壓力傳感能力，并通過可靠的摩爾斯電碼信號傳輸得到驗證。與采用碳納米管或石墨烯衍生物的傳統纖維素基導電復合材料相比，該策略為工程導電納米纖維素提供了一個可擴展的、無熱解的平臺，具有集成的機械增強、導電性和功能響應性。