柔性透明衬底材料因其成本低、不易碎、柔性可卷曲等优点,已在柔性有机发光二极管、显示屏、太阳能电池等电子器件领域获得成功应用。目前应用最为广泛的是柔性有机透明衬底材料,但其可加工温度偏低、热膨胀系数高、可印刷性差以及不可回收等缺陷,导致在装配纳米级精密印刷电子电路和元件时面临不小困难和挑战,这也是造成柔性有机合成类聚合物衬底材料发展缓慢的根本原因。天然木质纤维素作为一种多孔状、各向异性的天然高分子材料,具有绿色环保、成本低、原料来源广泛等诸多优点,在制备柔性透明衬底材料领域具有巨大的应用潜力。本论文提出了三种新方法制备柔性透明纸新材料,并就其制备机理及其应用开展深入研究。(1)“溶解-脱胶”技术快速制备透明纸。本文主要采用离子液体溶解纤维素制备纤维素溶液,再将纤维素溶液加入到再生溶液高速乳化制备微米级再生纤维素,最后真空过滤成型制备透明纸。研究发现,透明纸不仅透光率高(91.5%,550 nm),同时也具有较高雾度(48%,550 nm),其制备时间仅需30 min,大大低于高透明纳米纸的制备时间。(2)“部分溶解”技术制备纳米纤维素及高透明纳米纸。首先采用氢氧化钠/二甲基亚砜对阔叶木溶解浆进行碱化处理,再用氯乙酸钠进行乙酰化改性,使部分纤维素变为溶于水的羧甲基纤维素钠,洗涤过程中被去除,最后高压均质分离纳米纤维素。研究发现,纳米纤维素得率高达56.5%,还可得到重要化学品羧甲基纤维素钠。由纳米纤维素制备的纳米纸透光率高达90.5%(550 nm),抗张强度达到100 MPa,表面粗糙度低至15.3nm(Rq)和12.2 nm(Ra)。(3)“原位分丝与纳米焊接”制备高透明纤维素纸。采用原纸为基板,首先涂刷离子液体于原纸表面,再通过热压工艺使植物纤维分丝并相互粘接,最后浸渍乙醇去除残留的离子液体,热压成型。研究发现,纤维素纸不仅透光性好(91%,550 nm)、雾度高(89%,550 nm),同时也具有较低的表面粗糙度(Rq=4.03 nm,Ra=3.13 nm)。高透明纤维素纸极高的雾度为其在太阳能电池中的应用奠定良好的技术基础。本论文最后探索了透明纸新材料在电子器件中的应用,采用真空抽滤的方式直接将纳米银线沉积于纳米纸表面制备导电纳米纸。研究发现,当纳米银线处理浓度为15.9mg/m2时,导电纳米纸导电性好(26.2Ω/sq)、透明度高(86.5%,550 nm),其光电性能明显优于现有同类柔性透明导电薄膜衬底。