当前柔性电子设备在可穿戴设备、柔性传感器、电子皮肤等领域得到了广泛关注。然而，大部分柔性电子基底仍依赖于不可降解的塑料或高分子材料，这导致电子废弃物的大量产生，对环境造成污染。因此，开发一种具备高性能、可编程形变、环境友好的柔性电子材料成为了一个重要课题。木材基纤维素材料作为一种可再生、可降解的天然材料，因其优异的机械性能和热稳定性，成为替代塑料基材的有力候选。然而，传统的木材基材料由于形变能力受限，难以适应需要复杂形变和折叠的柔性电子设备。因此，如何利用木材的独特微观结构，实现可编程折叠和结构稳定性，是这篇研究的核心目标。
南京林业大学Qiliang Fu课题组和东北林业大学的Yanjun Xie课题组，提出一种可编程和灵活的木制折纸电子，通过去木质素和部分半纤维素，使木材的蜂窝结构密集化，形成高机械强度和透光性的薄膜。此透明木材膜拥有高度取向的纤维素纤维，形成了众多氢键，使其具有显著的柔韧性和抗拉强度。采用氧化纤维素纳米纤维（TOCNF）和多壁碳纳米管（CNT）制备导电墨水，其具有良好的黏附性和网络结构，能通过氢键和范德华力牢固地附着在透明木材膜上，从而在折叠过程中维持导电性能。由于透明木材膜的各向异性结构，研究人员设计了不同的折痕来实现可控变形。通过计算机设计折痕图案，并利用有限元模拟（FEM）预测应变分布，从而优化结构设计，确保材料在多次折叠后依然能够恢复形状。
该研究展示了一种基于透明木材膜（TWF）的可编程柔性折纸电子器件，具有良好的机械强度、形变可编程性以及环境友好性，使其在柔性传感器、可穿戴设备和智能电子皮肤等领域拥有广阔的应用潜力。
【参考文献】
https://www.nature.com/articles/s41467-024-53708-1
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