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。

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。

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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。

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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。

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文章内容

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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 3. 生物基聚氨酯分子结构的反应性组分改性示意图。

图 4. 植物油基多元醇的制备与性能表征。

 图 5. 酯交换反应改性与泡沫材料性能。

 图 12.  电磁屏蔽生物基聚氨酯复合材料的制备与机制。

 图 13. 聚合物共混改性与应变传感器制备。

 图 14.  等离子体表面改性的原理与效果。

 图 15. 紫外照射改性与功能涂层制备。

 图 16. 表面自组装改性与功能材料制备。

 图 17. 生物基聚氨酯柔性传感器的制备与应用。

 图 18. 生物基聚氨酯在储能器件中的应用。

 图 19. 生物基聚氨酯在电子封装中的应用。

 图 20. 生物基聚氨酯发展的挑战、解决方案与未来展望。

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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。