赣南师范大学何昌飞 Mater. Horiz.：用于有机太阳能柔性基底的纤维素基类玻璃高分子

高分子科技

2024-02-04

导读：通过重建纤维素网络，为 OSC 开发出一种高透明度、热稳定性和耐溶剂的柔性基底...

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随着物联网（IoT）技术的飞速发展，人们对低毒、稳定的能源供应设备的需求与日俱增。有机太阳能电池（OSC）在柔性设备应用方面具有巨大的潜力；然而，现有的柔性衬底（如 PET、PEN 和 PI）都有其局限性。PET 和 PEN 的玻璃转化温度 (Tg) 限制了器件制造过程中的高温退火工艺，而 PI 在可见光区域的低透射率则阻碍了太阳光的收集。

图1：纤维素基高分子材料的设计策略和优势

为了应对这一挑战，近期，赣南师范大学何昌飞团队通过重建纤维素网络，为 OSC 开发出一种高透明度、热稳定性和耐溶剂的柔性基底。通过部分取代氢键网络并用动态键重新交联，制备出了纤维素基类玻璃高分子薄膜材料，这类材料具备优异的机械性能，热稳定，同时具备循环加工特性。当这类材料在用作 OSC 的基底时，它们无论是在正向电池还是反向电池性能方面都优于商用 PEN材料性能。这项研究拓宽了基底材料在 OSC 领域的选择范围，强调了生物基材料取代传统石油基材料的潜力。该工作以“Flexible, transparent, and sustainable cellulose-based films for organic solar cell substrates”为题发表在《Materials Horizons》上（Materials Horizons, 2024, DOI: 10.1039/D3MH01998E）。文章通迅作者是赣南师范大学何昌飞博士。该研究得到国家自然科学基金委的支持。

图2：CV-20用于有机太阳能柔性基底的性能表现

该工作是赣南师范大学竹基新材料与物质工程转化中心的最新进展之一。中心成立于2019年，主要围绕江西地区丰富的竹资源，开展利用分子工程高效分离竹资源中的木质素、半纤维素及纤维素及木质素和半纤维素的综合利用；竹纤维（纤维、膜薄等）材料的绿色加工成型关键技术集成；高性能竹纤维复合材料（高品质竹炭，纳米竹纤维素材料，竹吸附及催化材料等）的开发与应用等方向的研究。

原文链接：

https://doi.org/10.1039/D3MH01998E

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