SEM、AFM、X射线散射（SAXSWAXS）技术等技术揭秘柔性木基电子器件结构！

　　天然聚合物基材作为塑料基材的替代品，因其在电子产品中的应用潜力而备受关注，尤其是在传感器、微流体技术和可穿戴电子设备等领域。与传统的塑料材料相比，天然木基材料具有良好的环境可持续性、高性能以及可实现复杂形状变形等优点。然而，这些材料在柔性和导电性方面仍面临诸多挑战，例如如何在保持机械强度的同时提高其导电性和形状可编程性。

　　南京林业大学Qiliang Fu以及生物质材料重点实验室（东北林业大学）谢延军教授合作将天然木单板转化为透明木膜（TWF）基材，并结合3D打印与折纸技术，成功设计和制备了可编程的木基折纸电子设备。这些设备展现出优越的灵活性，抗拉强度高达393 MPa，这得益于高度对齐的纤维素纤维和它们之间形成的众多分子间氢键。通过利用非共价键的强附着力，团队实现了TWF基材与纤维素基墨水之间的良好结合，使得这些柔性电子设备不仅具有可编辑的多重配置，还保持了稳定的导电性。此外，得益于其各向异性结构，研究团队成功实现了TWF电子设备的形状可编程性，能够按照预设计的形状进行折叠。这一创新设计不仅促进了环境可持续性，还为未来在各类电子产品中的应用提供了可定制的解决方案。

　　仪器解读】本文通过多种表征手段深入探讨了可编程柔性木基折纸电子器件的特性及其机制。首先，使用扫描电子显微镜（SEM）观察了木材样品的横截面和纵向结构，揭示了木材细胞壁的完整性和高度对齐的纤维结构。这一发现为理解材料的优异机械性能提供了基础，显示出木材在柔性电子器件中的潜力。

　　针对导电性与柔性的问题，本文通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析了导电墨水的组成，揭示了羟基和氢键的形成对墨水与透明木基底之间强粘附力的贡献。此外，紫外-可见-近红外光谱仪（UV-Vis-NIR）用于测量透明木基薄膜的光学特性，表明其在200-800纳米波长范围内具有良好的透光性，这使得这些电子器件在光电子应用中具备广泛的应用前景。

　　通过原子力显微镜（AFM）对表面粗糙度的测量，进一步表征了透明木基薄膜的表面特征，结果显示出平滑的表面，有助于提高导电墨水的均匀涂布和电导性。此外，采用X射线散射（SAXS/WAXS）技术，探讨了纳米结构的形成与电导特性之间的关系，从而揭示了导电碳纳米管（CNT）在不同形变状态下的电流传输机制。

　　在柔性和可变形的特性方面，本文通过机械拉伸实验，测量了材料的抗拉强度与延展性，结果表明，木基材料在经历多次折叠与弯曲后仍保持良好的导电性和机械性能。这些数据为材料的回收利用与可持续性提供了重要支持，证明了其在循环利用过程中的稳定性。

　　综上所述，经过多种表征手段的综合应用，本文深入分析了木基折纸电子器件的结构与性能，探讨了其在可穿戴设备和运动监测中的应用潜力。最终，本文成功制备了一种新型的柔性木基电子材料，推动了绿色电子器件的发展，预示着未来在传感器、可穿戴设备、电子皮肤和软机器人等领域的广泛应用。

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