? ? ? 日本研究人員開(kāi)發(fā)出一種納米纖維素紙半導體，其展現了3D結構的納米—微米—宏觀(guān)跨尺度可設計性以及電性能的廣泛可調性。研究結果日前發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(huì )核心期刊《ACS納米》上。

具有3D網(wǎng)絡(luò )結構的半導體納米材料擁有高表面積和大量孔隙，使其非常適合涉及吸附、分離和傳感的應用。然而，同時(shí)控制電氣特性、創(chuàng )建有用的微觀(guān)和宏觀(guān)結構并實(shí)現出色的功能和最終用途的多功能性，仍然具有挑戰性。

? ? ? ?纖維素是一種源自木材的天然且易于獲取的材料。纖維素納米纖維（納米纖維素）可制成具有與標準A4紙張尺寸相似的柔性納米纖維素紙（納米紙）片材。納米紙不導電，但加熱可引入導電特性。不過(guò)，這種受熱也可能破壞納米結構。

? ? ? 大阪大學(xué)研究人員與東京大學(xué)、九州大學(xué)和岡山大學(xué)合作，設計出一種處理工藝，使納米紙能夠加熱，又不會(huì )破壞從納米尺度到宏觀(guān)尺度的紙結構。

? ? “納米紙半導體的一個(gè)重要特性是可調性，因為這允許為特定應用展開(kāi)設計。”研究作者古賀博隆副教授解釋說(shuō)，碘處理對保護納米紙的納米結構非常有效。將其與空間控制的干燥相結合，意味著(zhù)熱解處理不會(huì )顯著(zhù)改變設計的結構，并且可使用選定的溫度來(lái)控制電性能。

? ? ? 研究人員使用折紙和剪紙技術(shù)來(lái)提供納米紙在宏觀(guān)層面的靈活性。他們將鳥(niǎo)和盒子折疊起來(lái)，沖壓出蘋(píng)果和雪花等形狀，并通過(guò)激光切割產(chǎn)生更復雜的結構。這證明了新工藝可能達到的細節水平，以及熱處理沒(méi)有造成損壞。

? ? ? ?成功應用的例子是，納米紙半導體傳感器結合到可穿戴設備中，以檢測穿過(guò)口罩呼出的水分和皮膚上的水分。納米紙半導體也被用作葡萄糖生物燃料電池的電極，產(chǎn)生的能量點(diǎn)亮了一個(gè)小燈泡。

古賀博隆表示，新研究展現的將納米材料轉化為實(shí)際設備的結構維護和可調性非常令人鼓舞，新方法為完全由植物材料制成的可持續電子產(chǎn)品的下一步發(fā)展奠定了基礎。

來(lái)源： 紡織科技雜志

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