（Nanowerk Spotlight）木材传统上被用作木材，或者在被重新构造成各种材料（例如纸，纸板和人造木制品）之前已经被分解成元素原纤维。
最近，来自木材的纳米纤维素（一种将木质纤维分解为纳米级的纳米材料）已经发现了其他应用，例如纸张和生物复合材料的强度增强剂，包装阻隔剂，乳化剂，油分离，印刷电子产品的基材，过滤和生物医学。
“木材纳米技术不仅与纳米纤维素或木质素的提取和使用有关，而且与功能材料用散装木材的分层纳米结构的定制和功能化有关，” 新西兰政府研究机构Scion的木材和纤维科学家Fuqiliang Fu 告诉Nanowerk。“在我们的最新研究中，我们采用自上而下的方法，并进行了温和的化学处理，可以保留纤维素纤维的复杂结构和原始方向。通过保护木材结构，可以得到具有优异强度的高度对齐的纤维素材料。”
由Fu首次撰写的ACS Nano中的 最新报告（“木质柔性电子产品”）详细介绍了一种生产木质衍生的，完全基于生物的，环保的柔性电子电路的方法。
在这项工作中，Scion团队量身定制了木材纳米结构，以创建具有高透明度，柔韧性和强机械性能的木质薄膜。据研究人员称，这种材料与先前发布的用于电子或结构应用的二维纤维素基材料相比具有优势。
用于柔性电子应用的柔性和透明木膜（TWF）的加工。（a）说明过程。从木质组织中除去木质素和一半的半纤维素。然后将处理过的木材在环境条件下压榨并干燥。塌陷的细胞壁通过氢键结合在一起。TWF的分层结构由纤维素微纤维束，纳米原纤维和纤维素链组成，其中包括结晶区和非晶区。生物基淀粉样蛋白/木质素衍生碳纤维（LCF）墨水以树形电路打印在TWF基板上。（b）原始木材，经处理的木材和TWF的照片。（经美国化学学会许可转载）（点击图片放大）
这种灵活的电路凸显了这样一个事实，即木材可用作原料，有可能取代石油基材料制成高价值产品。
在该基片和导电元件的事实这个电路和其他基于纳米纤维素-电路驻留之间的主要区别两者经由木材纳米技术获得。
研究人员对木质素进行电纺，木质素是木材加工过程中产生的大量副产物，碳含量高，然后将其碳化成导电碳纤维。
利用淀粉样蛋白纤维的强粘合性能，该团队随后配制了一种完全基于生物的，可再生的淀粉样蛋白/木质素衍生的碳纤维导电油墨，并将其印刷在透明的木膜基材上以产生电子电路。
“我们的工作证明了在透明的，柔性的木膜基材和导电的木质素衍生的碳纤维油墨之间产生协同作用，从而生产出一种木质衍生电路的可能性，”傅指出。
透明木材是一个新的研究领域，主要由Lars Berglund的实验室（例如：“ 木窗？瑞典人开发用于建筑物和太阳能电池的透明木质材料 ”）和马里兰大学的Liangliang Hu的实验室推动（例如：“ 透明木材可以创造新的窗户，汽车和太阳能电池板 ”）。
但是，大多数透明木材在脱木素后都需要浸渍石油基聚合物（环氧树脂或PMMA）。这种处理使整个产品不可生物降解且机械上易碎。
傅博士在Berglund教授小组中获得博士学位，在此期间，他率先开展了透明木材的研究。一天，他注意到，已将薄的脱木素木贴面样品存储在烧杯中，并在环境条件下干燥，该样品变得透明且柔软。
由于其他承诺，这一发现被搁置了。但是，在他的脑海中始终非常清楚，这种观察具有巨大的潜力。因此，在担任Scion科学家一职后，他建立了实验室设施，以生产高质量，高度透明和灵活的坚固木膜。他迅速改进了脱木素和压缩方法，以获得具有高拉伸强度和非常光滑表面的样品。
在制造第一批完全基于木材的柔性电子产品时，Fu和他的团队演示了原型电路和用于弯曲测试的应变传感器作为概念验证。但是，木质柔性电子产品可用于许多其他领域，例如可穿戴设备，智能包装和传感器。它还在设计储能设备（如柔性电池和超级电容器）方面具有巨大的潜在应用。
TWF柔性电子产品演示。（a）挠性TWF电子电路的照片。（b）木质柔性电子产品的SEM截面图。（c）分散在柔性TWF表面上的LCF油墨的SEM图像。（d）印刷电路板边缘上的TWF表面的SEM图像，带有墨水涂层和非涂层区域。（e）和（f）连接到9 V电池的柔性印刷电路板的照片，该电路通过弯曲的（e）电子电路和折叠的（f）电子电路为LED供电（经美国化学学会许可转载）（点击图片放大） ）
由于其机械柔韧性和完全的生物相容性，这种类型的电子设备非常适合集成到食品包装中以跟踪环境条件。另一个应用可能是一次性电路。越来越多的医疗应用和事件组织在一定时间内使用小型电子电路（例如，作为短期监控设备或入场券）。
“目前，基材的水敏感性和垂直于纤维方向施加的剪切力的敏感性是我们主要关注的问题，”傅说。“但是，我们现在正在解决薄膜对湿气的敏感性。我们还在探索生产具有高疏水性的环保（生物基/可生物降解）木材复合材料的方法。”
他补充说，与石墨烯基导电油墨相比，木质柔性电子产品的电气性能也需要改进。该团队正在寻找后处理选项，以改善电性能。
现在，他们主要致力于通过改善上述弱点并为透明木膜基材增加新功能（例如发光（由于添加了量子点）和疏水性）来开发新应用。
此外，通过改善其粘合性，增强其机械强度并提高木质素衍生碳油墨本身的电导率，该油墨配方的流变性已适应各种印刷商。
Fu总结道：“例如，我们已经在探索扩大工艺规模的可能性，并有一种连续的方法可以使用卷对卷系统来生产基板。” “开发使用多种木材物种生产透明木膜基材的技术引起了极大兴趣。Scion正在探索将这种生物基油墨商业化的可能性。”
信息来源：nanowerk
