
该综述系统总结了生物基聚氨酯的化学与物理改性策略,以提升其性能并拓展在柔性电子领域的应用,同时指出了当前面临的挑战与未来发展方向。

南京林业大学蒋少华、韩小帅系统总结了生物基聚氨酯(BPUs)的改性策略,通过反应性组分(如多元醇和异氰酸酯的化学修饰)与非反应性组分(如填充剂掺入、共混和表面处理)两大类方法,提升了材料的机械强度、热稳定性、导电性和自修复性等关键性能,并探讨了其在柔性传感器、可穿戴设备、储能器件等领域的应用。同时,文章指出当前BPUs仍面临电气与热稳定性有限、加工窗口狭窄等挑战,未来需借助先进分子设计、混合改性与创新加工技术以实现突破,为可持续高性能柔性电子材料的开发提供理论与技术支撑。
相关成果以“Modification strategies for bio-based polyurethanes in flexible electronic devices: a review” 为题发表在《Green Chem.》上。
01
背景介绍
柔性电子设备凭借便携、可弯曲、可穿戴等独特优势,在智能穿戴、健康监测、储能器件等领域展现出巨大应用潜力。然而,这类器件对材料提出了严苛要求:既要具备优异的机械柔韧性、加工性与环境适应性,又需满足可持续发展的环保诉求。
传统聚氨酯(PU)虽因柔韧性、耐磨性等特点广泛应用于柔性电子,但合成依赖化石基异氰酸酯与多元醇,违背绿色发展理念。生物基聚氨酯(BPUs)通过整合植物油、木质素等可再生生物质原料,在保留聚氨酯优异性能的同时,实现了原料绿色化与环境相容性,成为解决传统材料瓶颈的关键方向。
尽管 BPUs 优势显著,但其仍面临电气性能不足、热稳定性欠佳、加工窗口狭窄等挑战。因此,开发高效的改性策略以优化 BPUs 性能,推动其在柔性电子中的规模化应用,成为当前材料科学与电子工程交叉领域的研究热点。
02
文章摘要
该综述系统总结了生物基聚氨酯(BPUs)的改性策略,将其划分为反应性组分改性与非反应性组分改性两大类。反应性组分改性聚焦多元醇与异氰酸酯的分子结构调控,包括环氧开环、酯交换、酯化、接枝共聚等化学修饰方法;非反应性组分改性则通过填充剂掺入、聚合物共混与表面改性等物理手段优化材料性能。
综述详细阐述了这些改性策略如何提升 BPUs 的机械强度、热稳定性、导电性、自修复性等关键性能,并重点介绍了改性 BPUs 在柔性传感器、可穿戴设备、储能器件与电子封装中的应用。同时,文章分析了当前 BPUs 面临的电气与热稳定性有限、加工窗口狭窄、规模化生产困难等挑战,提出未来需通过先进分子设计、混合改性体系与创新加工技术实现性能突破。该研究为可持续、高性能柔性电子材料的开发提供了重要的理论与技术支撑。
03
文章内容

图1. 生物基聚氨酯在柔性电子中的研究进展与市场规模。

图2. 反应性与非反应性组分改性 BPUs 在柔性电子中的应用。


图 5. 酯交换反应改性与泡沫材料性能。















04
总结展望
该综述通过系统梳理生物基聚氨酯(BPUs)的改性策略与应用进展,建立了 “绿色化学设计 - 分子结构改性 - 材料性能优化 - 柔性电子应用” 的完整体系。反应性组分改性通过精准的分子设计实现了材料固有性能的提升,非反应性组分改性则通过物理手段赋予材料多样化功能,两类策略协同推动了 BPUs 在柔性传感器、储能器件、电子封装等领域的广泛应用。
尽管 BPUs 已展现出巨大的应用潜力,但仍面临电气与热稳定性不足、加工窗口狭窄、规模化生产困难等挑战。未来研究应聚焦以下方向:一是开发非食用生物质资源与生物合成技术,构建多样化、高性能的原料体系;二是通过动态共价键设计与纳米复合技术,实现材料高性能与多功能的协同集成;三是发展连续流微反应器、3D 打印等绿色智能制造工艺,提升生产效率与可持续性;四是建立完善的生命周期管理体系,实现材料的可降解与循环利用;五是推进标准化建设与跨学科合作,加速技术成果的产业化转化。
随着分子设计、改性技术与加工工艺的不断进步,BPUs 有望成为柔性电子材料的核心选择,为实现柔性电子领域的可持续发展提供重要支撑,推动下一代绿色、高性能电子设备的创新与应用。
Zhuosen He, Xing Tong, Peng Chen, et al. Modification strategies for bio-based polyurethanes in flexible electronic devices: a review, Green Chem. 2026.
doi.org/10.1002/anie.202525093
内容信息
封面:文章插图
本文内容素材仅作为行业信息传递与交流分享,用户请谨慎考虑和独立判断文中任何观点、意见和结论。欢迎参与投稿分享!如有问题,请联系我们:17306882590(微信),Daria@flink.org.cn。