【从康普茶到可降解电子器件】

随着电子设备更新换代的加快，电子垃圾已成为全球环境问题之一，其中大量废弃物来自难以回收和降解的石油基聚合物。为寻找更环保的替代材料，新加坡国立大学Tan Yu Jun团队将目光投向了一种日常饮品的副产物——康普茶（Kombucha）发酵过程中生成的厚膜状物质SCOBY。将这种原本被丢弃的茶菌膜经过科学处理后，转化为具有优异力学性能和可降解特性的天然纤维素材料，为电子制造提供了新的可持续路径。相关成果以“From grave to cradle: Kombucha waste for sustainable electronics”为题发表在《Advanced Science》。

图1. KBC的“一生”

【环保与性能并重的绿色制备工艺】

研究团队开发出一种基于小苏打（NaHCO₃）与过氧化氢（H₂O₂）的温和纯化方法，替代了传统需要使用强碱氢氧化钠的漂白工艺，不仅避免了危险化学品的使用，也显著减少了能耗与用水量。在这一过程中，茶菌膜中的残留杂质与微生物被彻底去除，同时保持高结晶度与原有的化学结构。纯化后的康普茶细菌纤维素（Kombucha Bacterial Cellulose, KBC）颜色洁白，同时机械强度大幅提升，其抗拉强度可达72 MPa，表现出优异的结构稳定性和可加工性能。这一环保工艺实现了对废弃生物质的高效利用，推动了柔性电子材料的绿色制造。

图2. KBC理化性能表征

【从材料到器件：在可降解基底上构建功能电子】

在电子器件构建方面，研究团队通过喷墨打印负图案并结合物理气相沉积技术，在KBC膜表面形成精细而均匀的金导电线路。这种导电线路在多次弯折后仍能保持稳定的导电性，经过超过十万次的折叠循环，其电阻仅有轻微变化，即便在高湿环境下也未出现失效，验证了这种材料在柔性可穿戴电子中的可靠性。此外，由于金在环境中具有化学惰性，在KBC降解后会以微粒形式安全散布，不会造成环境污染，从而实现了材料的全生命周期环保设计。

图3. KBC柔性基底上电路的加工及其表征

【可降解压力传感器的开发】

为了展示KBC在功能电子中的潜力，研究团队将其应用于自供能柔性压力传感器的开发中。该传感器基于电磁感应原理构建，当外部压力作用于KBC基底上的金线圈与磁体之间时，会产生可检测的电压信号，实现压力变化的实时感应。通过实验，研究人员验证了该传感器在300 Pa至4900 Pa范围内具备良好的线性响应和快速响应能力（25.4 ms），能够有效区分正常足弓与平足状态的压力分布差异，表明KBC不仅可用于柔性电子，还可用于健康监测领域。更重要的是，器件在完成使用周期后可实现土壤中快速的自然降解，充分证明了KBC电子器件在可持续性方面的显著优势。

图4. KBC基柔性压力传感器的开发及应用

【绿色电子的可持续愿景】

这项研究实现了康普茶废弃物在柔性电子中的全生命周期应用，从“发酵废料”到“功能器件”再到“自然降解”，构建了完整的循环体系。团队提出的温和纯化工艺为开发可降解柔性电子材料提供了新思路，也为电子产业的可持续发展带来了切实可行的解决方案。未来，研究人员计划进一步拓展KBC材料在可穿戴健康监测、智能医疗器械及短期使用电子产品中的应用，推动绿色电子迈向更广阔的实践场景。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202514521