综述：纤维素基柔性电子材料的最新进展：结构设计、功能化与智能应用

（编辑推荐）本综述系统阐释了纤维素（Cellulose）作为可再生生物聚合物在柔性电子领域的突破性应用，通过分子工程和先进加工技术（如3D打印、冷冻干燥）构建多功能复合材料，推动超灵敏柔性传感器、自供电纳米发电机（NGs）和仿生电子皮肤发展，其环境适应性与生物相容性为可穿戴健康监测和可降解电子器件提供可持续解决方案。

　　

ABSTRACT

纤维素基柔性电子材料正引领可持续电子技术的革命。作为自然界储量最丰富的生物聚合物，纤维素凭借其独特的层级纳米结构、可调控表面化学特性以及卓越的机械性能，成为替代传统石油基电子材料的理想选择。

分子结构与性能优势

纤维素分子链中丰富的羟基为其功能化改性提供了活性位点，通过化学接枝导电聚合物（如PEDOT:PSS）或复合纳米材料（如碳纳米管CNTs），可同步实现导电性、柔韧性和环境稳定性。其纳米纤维（CNF）的机械强度高达2-3 GPa，远超钢铁比强度，为柔性基底材料提供了理论基础。

先进加工技术

冷冻干燥技术构建的多孔气凝胶结构使材料具备超低密度（<10 mg/cm³）和高比表面积；溶剂诱导自组装可精确调控介孔分布；而新兴的无溶剂3D打印技术通过熔融沉积成型（FDM）实现了微米级精度器件制备，避免了传统有机溶剂的污染。

智能应用突破

在健康监测领域，负载MXene的纤维素薄膜表现出超高灵敏度（GF>200），可实时捕捉脉搏和呼吸信号；细菌纤维素基摩擦纳米发电机（TENG）将生物机械能转化为电能，转换效率达85%；而通过仿生学设计的离子导电水凝胶电子皮肤，实现了对压力、湿度和温度的三重响应，接近天然皮肤的感知维度。

可持续发展前景

分子工程策略如原位聚合和界面交联有效解决了材料规模化生产的瓶颈，生命周期评估（LCA）显示纤维素电子器件的碳足迹仅为传统硅基器件的1/5。未来通过闭环回收系统和农业废弃物原料开发，将进一步推动该领域向循环经济模式转型。

Conflicts of Interest

作者声明无利益冲突。