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陜師大楊鵬教授團隊 Adv. Mater.：通過超薄蛋白質納米膜穩(wěn)定柔性器件上的金屬涂層
2024-11-18  來源：高分子科技

  金屬涂層與聚合物基材之間的顯著模量差異導致界面失配，嚴重影響柔性器件的穩(wěn)定性。因此，提高金屬層在惰性聚合物基材上的粘附穩(wěn)定性以防止分層成為一項關鍵挑戰(zhàn)。


圖1 傳統(tǒng)黏附和超薄蛋白納米膜（UPN）黏附模型的區(qū)別


  近期，陜西師范大學化學化工學院楊鵬教授團隊提出了一種由二硫鍵還原蛋白聚集合成的超薄蛋白質納米膜 （UPN） 作為強粘合層，用來增強聚合物基材與金屬涂層之間的粘附力。與具有微米級厚度的傳統(tǒng)生物聚合物膠粘劑不同，UPN 層最小化到納米/單分子尺度。因此，這種 UPN 通過直接連接兩個幾乎單分子厚度的界面，有效地提高了界面粘合強度，并降低了整個粘合系統(tǒng)中的內聚貢獻（圖1）。使用 UPN 作為粘合層，多功能金屬涂層可以通過離子濺射可靠地粘附在柔性聚合物基材上，即使在重復的機械變形下也能提供前所未有的粘合穩(wěn)定性。（圖2-4）這種設計的應用包括可逆透明度控制、張力響應加密、可重復使用的光學傳感（圖5）和可穿戴電容式觸摸傳感器（圖6）。這項工作突出了 UPN 在柔性聚合物和金屬涂層之間產生強大粘合強度的潛力，提供具有高表面活性和低內聚力的生物相容性解決方案，促進具有穩(wěn)定金屬納米涂層的混合器件的開發(fā).


圖2 UPN在柔性基材上的自組裝


圖3  UPN作為金屬涂層與PDMS之間的粘附層


圖4 基于UPN的粘附機制


圖5 UPN在可重復使用光學傳感器中的應用


圖6 UPN在柔性觸覺傳感器中的應用


  該工作以“Stabilizing Metal Coating on Flexible Devices by UltrathinProtein Nanofilms”為題發(fā)表在《Advanced Materials》上（Adv. Mater. 2024, 2412378）。陜西師范大學化學化工學院張穎穎博士為論文第一作者，楊鵬教授和劉永春副研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家杰出青年科學基金項目（No. 52225301）；國家重點科技發(fā)展計劃項目（No. 2020YFA0710400, 2020YFA0710402）；陜西省國際科技合作計劃項目（No. 2022KWZ-24），中央高；究蒲袠I(yè)務費專項資金（No. 2022KWZ-24）；GK202305001)，陜西省重點科技創(chuàng)新團隊（No. 2022TD-35），國家自然科學基金（No. 22375122，No. 52473014）的資助。


  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202412378

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（責任編輯：xu）
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