Nature Electronics：全碳电子器件，可打印，可回收！

纳米人 · 公众号 · · 2021-04-29 08:48

正文

电子产品的废弃物会导致环境和生物毒性物质的不断积累，这已经成为了一个全球关注的问题。瞬态电子学的发展即设计的器件在使用后可以实现分解，侧重于提高生物相容性，而开发回收和再利用材料的方法往往侧重于导电材料，而忽略了其他电子材料。

近日，美国杜克大学Aaron D. Franklin报道了一种全碳可回收的电子产品，该产品使用可在室温下打印并与碳纳米管（CNT）和石墨烯油墨相容的结晶纳米纤维素介电油墨。这种墨水可以使用室温气溶胶喷射打印直接写在纸基质上。

研究人员使用这种纳米纤维素墨水来制造全碳薄膜晶体管（TFTs），其所有的成分都可以被回收并重新用作回收墨水（CNTs、石墨烯），或者完全降解(纤维素)。

研究发现，结晶纳米纤维素的介电性能通过向水性油墨中添加0.15 mM氯化钠（NaCl）而得到改善，从而导致TFTs具有更高的晶体管扫描速率（ 600 mV s^-1）、更低的亚阈值摆幅（SS，132 mV dec^-1）和更高的导通电流（87 µA m^-1^）。此外，这些TFTs器件在环境条件下也表现出超过六个月的稳定性能。

为了展示这种全碳电子器件产品的性能，研究人员利用TFTs制造了一种全打印的纸基乳酸传感生物传感器，该传感器显示了与脓毒性休克诊断相关的浓度灵敏度范围（> 2 mM）。

参考文献

Williams, N.X., Bullard, G., Brooke, N. et al. Printable and recyclable carbon electronics using crystalline nanocellulose dielectrics. Nat Electron (2021).

DOI：10.1038/s41928-021-00574-0

https://doi.org/10.1038/s41928-021-00574-0

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