研究背景
随着气候持续变暖，极端温度事件愈发频繁且强烈，环境保护与储能问题日益受到关注。提高能源效率和加快可再生能源发展是当前的核心要务。这些举措不仅能减少对化石燃料的依赖，还能缓解气候变化，助力构建可持续且具韧性的未来。纤维素是地球上储量最丰富的可再生生物基聚合物，以其优异的生物降解性、低毒性和突出的力学性能而闻名。随着介电材料在制备与应用中日益向绿色可持续方向转型，纤维素及其衍生物已成为极具潜力的替代材料。然而，其介电性能受微观结构、结晶度及内部聚集态等因素显著调控，且不同纤维素基体中这些因素差异明显。因此全面综述这些差异对介电性能的影响至关重要。
文章要点
本文首先阐述介电储能的基本机理，重点揭示纤维素结构对介电关键性能参数的调控作用；随后分析纤维素及其衍生物的结构与介电性能构效关系，核心围绕分子排列方式、分子间相互作用及聚集态特征展开研究；进而综述分子设计、功能填料复合、多层结构构筑三类制备策略的最新研究进展，着重探讨各策略的介电调控机理与技术优势；最后剖析纤维素基介电材料发展面临的短板、挑战，并展望未来发展趋势。本文旨在为纤维素基介电材料的研发提供参考，推动其在柔性电子器件与储能系统领域实现实际应用。
图文展示
图 1. 纤维素基电介质材料的主流制备策略概述示意图。
图 2. (a) 天然原料至基础分子尺度下的纤维素多尺度层级结构示意图；(b)、(c) 分别为氢键平面 (110)ᵗ和 (200)ₘ中两种假想的协同氢键网络示意图。细虚线代表链内氢键，粗虚线代表链间氢键，箭头指示供体-受体-供体的作用方向。本文图版权归 2011 年英国皇家化学会所有；(d) 纤维素单链重复单元示意图，标注 1→4 糖苷键连接方向及链内氢键（虚线）；(e) 经酯化/醚化反应制得的纤维素衍生物；(f) 纤维素分子链中结晶区与无定形区分布示意图；(g) 经物理化学法制备的纤维素纳米纤维与纤维素纳米晶。
图3. (a) 纤维素基介电储能材料发展历程示意图。
图4. 纤维素基介电储能材料的潜在发展方向。
本工作以“Cellulose-Based Biobased Dielectrics for Energy Storage: Manufacturing and Performance Optimization Strategies”为题发表在化学类1区期刊《Biomacromolecules》上。论文的第一作者为哆啦AV梦
2025级博士生罗睿，通讯作者为哆啦AV梦
王勇教授。
文章链接：//doi.org/10.1021/acs.biomac.5c02272
