[发明专利]一种纳米纸、其制备方法及柔性电子器件

说明书

本发明涉及纳米材料领域，特别涉及一种纳米纸、其制备方法及柔性电子器件。所述纳米纸，由表面吸附有多糖分子的纳米纤维素制成，所述纳米纤维素的直径小于100nm。其制备方法为：将纳米纤维素浸泡在含有多糖分子的溶液中，得到经过处理的纳米纤维素；利用所述经过处理的纳米纤维素制备形成纳米纸。所述纳米纸可应用在柔性电子器件中。本发明所述的纳米纸由表面吸附有多糖分子的纳米纤维素制成。多糖分子可以与纳米纤维素相互作用，在纳米纤维素表面物理吸附，使得纳米纤维素与水分子之间相互作用减弱，从而避免吸湿溶胀，因此形成良好的耐水性。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，特别涉及一种纳米纸、其制备方法及柔性电子器件。

背景技术

随着社会的进步和发展，人类对健康的要求越来越高。人类健康指数的实时在体监测要求开发柔性、可折叠、可穿戴或可植入的电子传感器件。

目前，用于柔性电子器件的基底材料主要包括聚酰亚胺、聚醚酮或透明导电的聚酯等高分子薄膜。而高分子材料主要来源于化工行业，生产过程不环保，而且，大部分高分子不能有效降解，不能随意丢弃。此外，高分子的耐热性较差，在200℃时就会发生溶胀，使得器件的加工条件受到限制。

纤维素是地球上储量最丰富的天然高分子，据报道，每年由生物生产的纤维素高达1.5万亿吨。因此，由纤维素组成的纸张是一种成本更低、生物兼容性更好、且更为环保的柔性电子器件基底材料。自上世纪60年代美国西屋电子(Westhouse Electronic)发现纸上蒸镀无机场效应晶体管可以制备柔性电子器件以来，纸张已经作为一种重要的基底材料用于开发低成本、可折叠及可丢弃的柔性电子器件，并在生物传感、射频识别码等领域被广泛应用。此外，近年来，基于纸张的智能驱动、发光器件、能源存储器件也开始被广泛关注。然而，组成纸张的纤维素直径为几十微米，因此，纸张表面为粗糙多孔结构，造成电路加工困难。而且，纸张具有吸湿溶胀性，在生物环境中使用受到限制。因此，如何开发出一种具有更低表面粗糙度、耐水性更强的纸基结构，是纸基柔性电子器件制备及其在生物检测领域应用的关键问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种纳米纸及其制备方法，所述纳米纸耐水性能良好，在水中长时间浸泡性能不发生变化，为纳米纸基电子器件制备及其在生物检测中的应用提供了保障。

本发明公开了一种纳米纸，由表面吸附有多糖分子的纳米纤维素制成，所述纳米纤维素的直径小于100nm。

优选地，所述纳米纤维素的直径为10～50nm。

优选地，所述纳米纤维素中，至少含有部分羧基。

优选地，所述多糖分子为淀粉、纤维素或者甲壳素。

优选地，所述纳米纸的厚度为30～100μm，所述纳米纸的粗糙度小于10nm。

本发明公开了一种纳米纸的制备方法，包括以下步骤：

步骤(A)：将纳米纤维素浸泡在含有多糖分子的溶液中，得到经过处理的纳米纤维素；

步骤(B)：利用所述经过处理的纳米纤维素制备形成纳米纸。

优选地，所述步骤(A)中，所述纳米纤维素的制备方法为：

对纤维素进行氧化，然后经过均质处理，得到纳米纤维素。

优选地，所述氧化的方法为：

将纤维素加入氧化体系中进行氧化，所述氧化体系包括催化剂、和氧化剂；

所述催化剂包括2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物，所述氧化剂包括次氯酸钠。

优选地，所述氧化体系还包括辅助催化剂，所述辅助催化剂为金属溴化物和金属碘化物中的一种或多种。