纳米碳材料，如石墨烯和碳纳米管，因其轻质、高导电、易加工、热正经、化学正经等秉性，正世俗诓骗于可衣服电子配置。筹商词，现在纳米碳材料的碳源主若是石油或煤炭等化石原料，碳源获得和材料制备的经过具有高能耗、高温室气体排放、高浑浊等特质。 可再生的生物高分子，如纤维素、、壳聚糖、丝素卵白等，有望成为纳米碳材料的新兴“绿色碳源宝库”。每年当然界生成的纤维素达1.5万亿吨，甲壳素达1000亿吨，木质素达10亿吨，发展这些生物高分子的碳化递次，不仅有望镌汰坐蓐能耗，减少无益排放，还具有昭着的经济后劲。更令...
纳米碳材料，如石墨烯和碳纳米管，因其轻质、高导电、易加工、热正经、化学正经等秉性，正世俗诓骗于可衣服电子配置。筹商词，现在纳米碳材料的碳源主若是石油或煤炭等化石原料，碳源获得和材料制备的经过具有高能耗、高温室气体排放、高浑浊等特质。
可再生的生物高分子，如纤维素、、壳聚糖、丝素卵白等，有望成为纳米碳材料的新兴“绿色碳源宝库”。每年当然界生成的纤维素达1.5万亿吨，甲壳素达1000亿吨，木质素达10亿吨，发展这些生物高分子的碳化递次，不仅有望镌汰坐蓐能耗，减少无益排放，还具有昭着的经济后劲。更令东说念主欣喜的是，各样生物高分子独到的元素构成和小巧的生物结构可为繁衍的碳材料在可衣服诓骗上阐扬新奇的作用。比年来，东说念主们基于生物高分子碳化技能，已生效制备出具备独到导电性、机械性能和电化学活性的生物高分子基繁衍碳材料（BioCMs），这为可衣服电子的立异发展提供了新的机遇。这些BioCMs致使在某些性能上高出了传统的合成碳材料，展示了远大的诓骗后劲。
近日，清华大学张莹莹教讲课题组发表综述论文，陈述了多种生物高分子基繁衍碳材料（BioCMs）的碳化变调机制，筹商了各样碳化递次的特质，并追思了生物高分子基繁衍碳材料在可衣服电子领域的诓骗。主要内容包括四个部分。最初先容了在可衣服电子中四种诓骗最世俗的生物高分子的碳化变调机制，包括纤维素、木质素、甲壳素和丝素卵白，分析了它们在分子层面上的变调经过；接着筹商了不同碳化技能对所酿成的碳材料的风光特征和性能的影响，并筹商了针对不同的诓骗需要何如遴选符合的碳化经过；随后探讨了生物高分子基繁衍碳材料在可衣服配置中的诓骗，包括物理信号传感器、化学信号传感器、动力存储与料理器件以及透露器件；终末筹商了该领域面前存在的主要挑战和异日的发展标的。
图1 典型的生物高分子、碳化递次及所得生物高分子基繁衍碳材料在可衣服电子配置中的诓骗
生物高分子的碳化经过波及在高温下去除有机材料中大部分非碳元素，并再行陈设碳原子，该经过包括一系列复杂的物理和化学反馈。元素演变方面，碳化经过一般资格脱水、降解、芳构化和石墨化，其中氢、氧和氮原子以小分子的面目开释出来。氧原子往往与碳或氢原子荟萃挥发，从而对碳材料产生腐蚀效应，而氮原子则会与碳原子在石墨晶格位置上产生竞争。分子结构演变方面，生物高分子中固有的芳醇环、sp 2杂化碳和密集的结晶区域不错看成碳化经过中高度有序结构的先行者体。因此，不同生物高分子的碳化经过波及不同的变调经过和优化温度，进而产生不同的碳化居品。
要知道，第一阶段当时同曦的主帅还是，两人当初在新疆和刚来同曦的时候都有合作，而那个时候西热力江都不肯用这位“旧友”，可想而知孙鸣阳的水平可能确实打不了CBA了。本场面对吉林男篮这样一支内线深度如此薄弱的队伍，孙鸣阳都没能把握住机会，接下来他恐怕也很难再度登场亮相了。
图2 纤维素、木质素、甲壳素和丝素卵白的元素构成、碳化前后分子结构演变暗示图，以及跟着温度升高时生物高分子的典型结构演化经过
碳化递次径直影响所得生物高分子基繁衍碳材料的风光、导电性、电化学活性等，进而决定其潜在诓骗。碳化经过可分为结构采纳型碳化和结构重组型碳化。前者在碳化经过中保留生物高分子的结构，尔后者则重塑其结构。本综述具体明白了热解碳化、激光指点碳化、焦耳热碳化、水热碳化和盐封碳化等常见碳化递次。
图3 生物高分子基繁衍碳材料的风光和碳化递次空洞
生物高分子基繁衍碳材料的风光各样性、导电性、正经性、电化学活性、可加工性和轻质秉性，使其世俗诓骗于可衣服电子配置中。由sp²杂化碳构成的石墨化区域使得生物碳材料八成看成热正经性强且耐腐蚀的柔性碳电极；生物高分子基繁衍碳材料在发生形变或温度变化时，导电性的变化使其八成看成可衣服的物理信号传感器。生物高分子中的固有杂原子赋予了生物高分子基繁衍碳材料电化学活性，使其八成用于可衣服化学传感器。此外，高度石墨化而导电性优良的生物高分子基繁衍碳材料可看成可衣服透露器件中的柔性发光电极，而芳构化的生物碳量子点则不错看成发光材料。本综述空洞了生物高分子基繁衍碳材料在可衣服物理信号传感器、化学信号传感器、动力器件和透露器件中的诓骗。
图4 生物高分子基繁衍碳材料在可衣服配置领域的诓骗
尽管生物高分子基繁衍碳材料在可衣服电子领域具有远大后劲，但仍濒临一些挑战，甩掉了其世俗诓骗和生意化。这些挑战包括如下方面：1) 制备和加工：碳化经过较为复杂，往往需要高温和惰性厌烦条目，需要发展节能的碳化技能。2) 结构与性能：自然生物资材料往往包含多种生物高分子，均一性和可控性较差，同期转顷然不易酿成大面积延续的sp²杂化石墨化区域，导致其电导率较低。因此，何如耕种生物高分子基繁衍碳材料的导电性同期保捏其柔性和生物兼容性仍需立异的材料加工递次。3) 本色诓骗：将生物高分子基繁衍碳材料与其他电子元件集成在可衣服配置中，需要发展与现存技能兼容的加工技能递次；另外，尽管生物高分子基繁衍碳材料比拟环保，还需要议论其生命周期完了后的解决和回收。克服这些挑战并充分的阐扬生物高分子基繁衍碳材料的后劲，无疑需要多学科的疏导和合作，包括材料科学、化学、电气工程、环境科学以及生命科学、医学、东说念主工智能等。探索更多的生物资和生物高分子起头、提高碳化技能的后果、扩大坐蓐领域并确保通用性、挖掘独到的诓骗场景，对生物高分子基繁衍碳材料的生意化诓骗至关进击。通过跨学科的互助，生物高分子基繁衍碳材料有望在可衣服电子材料领域饰演弗成或缺的进击扮装。
该文以“Biopolymer-Derived Carbon Materials for Wearable Electronics”为题发表于Advanced Materials杂志的“Emerging Sustainable Biopolymer Materials”专刊, 清华大学化学系博士生金炯克为该文的第一作家。
起头：高分子科学前沿
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