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贛南師范大學(xué)何昌飛 Mater. Horiz.：用于有機(jī)太陽(yáng)能柔性基底的纖維素基類玻璃高分子
2024-02-04  來(lái)源：高分子科技

  隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)低毒、穩(wěn)定的能源供應(yīng)設(shè)備的需求與日俱增。有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSC）在柔性設(shè)備應(yīng)用方面具有巨大的潛力；然而，現(xiàn)有的柔性襯底（如 PET、PEN 和 PI）都有其局限性。PET 和 PEN 的玻璃轉(zhuǎn)化溫度 (Tg) 限制了器件制造過(guò)程中的高溫退火工藝，而 PI 在可見(jiàn)光區(qū)域的低透射率則阻礙了太陽(yáng)光的收集。


圖1：纖維素基高分子材料的設(shè)計(jì)策略和優(yōu)勢(shì)


  為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，近期，贛南師范大學(xué)何昌飛團(tuán)隊(duì)通過(guò)重建纖維素網(wǎng)絡(luò)，為 OSC 開(kāi)發(fā)出一種高透明度、熱穩(wěn)定性和耐溶劑的柔性基底。通過(guò)部分取代氫鍵網(wǎng)絡(luò)并用動(dòng)態(tài)鍵重新交聯(lián)，制備出了纖維素基類玻璃高分子薄膜材料，這類材料具備優(yōu)異的機(jī)械性能，熱穩(wěn)定，同時(shí)具備循環(huán)加工特性。當(dāng)這類材料在用作 OSC 的基底時(shí)，它們無(wú)論是在正向電池還是反向電池性能方面都優(yōu)于商用 PEN材料性能。這項(xiàng)研究拓寬了基底材料在 OSC 領(lǐng)域的選擇范圍，強(qiáng)調(diào)了生物基材料取代傳統(tǒng)石油基材料的潛力。該工作以“Flexible, transparent, and sustainable cellulose-based films for organic solar cell substrates”為題發(fā)表在《Materials Horizons》上（Materials Horizons, 2024, DOI: 10.1039/D3MH01998E）。文章通迅作者是贛南師范大學(xué)何昌飛博士。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。 


圖2：CV-20用于有機(jī)太陽(yáng)能柔性基底的性能表現(xiàn)


  該工作是贛南師范大學(xué)竹基新材料與物質(zhì)工程轉(zhuǎn)化中心的最新進(jìn)展之一。中心成立于2019年，主要圍繞江西地區(qū)豐富的竹資源，開(kāi)展利用分子工程高效分離竹資源中的木質(zhì)素、半纖維素及纖維素及木質(zhì)素和半纖維素的綜合利用；竹纖維（纖維、膜薄等）材料的綠色加工成型關(guān)鍵技術(shù)集成；高性能竹纖維復(fù)合材料（高品質(zhì)竹炭，納米竹纖維素材料，竹吸附及催化材料等）的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用等方向的研究。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D3MH01998E

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