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  近年來(lái)，橡膠因其優(yōu)異的彈性與物理機(jī)械性能，被廣泛作為柔性電子材料的基體用于穿戴/可植入設(shè)備。當(dāng)導(dǎo)電橡膠作為元器件應(yīng)用于傳感器監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，經(jīng)常的劇烈運(yùn)動(dòng)會(huì)使人體汗?jié)n浸潤(rùn)至電子設(shè)備內(nèi)部從而滋生有害的致病菌。通過(guò)在橡膠基體中添加納米銀構(gòu)筑導(dǎo)電通路可同時(shí)賦予橡膠導(dǎo)電性能與抗菌效用。然而納米銀復(fù)合材料的制備步驟往往較為繁瑣，一般情況下，都需要先制備出納米銀，隨后再添加進(jìn)基體中。此外，為了賦予其優(yōu)異的導(dǎo)電性能，往往需要加入大量的納米銀，并且對(duì)其進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，從而減少納米銀之間的接觸點(diǎn)數(shù)目，以減少接觸電阻，這在無(wú)形之中增加了成本，限制了納米銀導(dǎo)電橡膠更為廣泛的應(yīng)用。

圖1. 掃描電鏡（SEM）和透射電鏡(TEM)圖像。（a）XSBR/CA-20的SEM圖像；（b）、（c）XSBR/CA-20/Ag的SEM圖像；（d）XSBR/CA-20的TEM圖像；（e）、（f）XSBR/CA-20/Ag的TEM圖像。

  基于上述問(wèn)題，廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院徐傳輝副研究員團(tuán)隊(duì)通過(guò)簡(jiǎn)單混合羧基丁苯（XSBR）膠乳、檸檬酸（CA）與少量硝酸銀，在成膜過(guò)程中，利用CA原位還原硝酸銀獲得納米銀 (Ag NPs)（圖1）。由于膠乳粒子平均尺寸在200nm左右，Ag NPs受到CA的定位作用處于膠乳粒子界面處。因而從復(fù)合膠膜整體角度來(lái)看，Ag NPs粒子簇獲得納米級(jí)分散效果，能有效地提高膠膜的機(jī)械性能，最大應(yīng)力到達(dá)4.18MPa（純的XSBR為1.9MPa）。值得注意的是，膠膜自然成型而未經(jīng)硫化與模壓，其機(jī)械性能在進(jìn)行硫化熱壓后有望進(jìn)一步提升以適應(yīng)各種實(shí)際應(yīng)用�；谙鹉z基體的彈性與Ag NPs的良好導(dǎo)電性，膠膜在穿戴傳感器方面具有潛在的應(yīng)用性，如監(jiān)測(cè)手指活動(dòng)（圖2）。此外，CA能夠吸收水氣以產(chǎn)生更多的導(dǎo)電通路，而吸收的水分子能使其部分解離增加導(dǎo)電介質(zhì)，因而膠膜還可用于對(duì)空氣相對(duì)濕度增減的響應(yīng)檢測(cè)（圖3）。

圖2. XSBR/CA-20/Ag被用做應(yīng)變傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)手指的運(yùn)動(dòng)。（a）電流的變化隨著手指不連續(xù)的彎曲；（b）(I₀-I)/I₀的變化隨著手指多次的連續(xù)彎曲，其中I₀是樣品在應(yīng)變?yōu)?時(shí)的電流大小，I是樣品在不同應(yīng)變下電流的大小。

圖3. XSBR/CA-20/Ag被用于濕度傳感器。（a）樣品在不同相對(duì)濕度下（RH=23%、50%、75%和95%）電流隨時(shí)間的變化；（b）樣品從低濕度到高濕度過(guò)程中，電流隨時(shí)間的變化；（c）樣品從高濕度到低濕度過(guò)程中，電流隨時(shí)間的變化。

圖4. （a）樣品對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌效果：（a₁）、（a₂）抑菌圈法；（a₃）濁度法，隨著培養(yǎng)時(shí)間增加，樣品在600nm處吸光度的變化。（b）樣品對(duì)大腸桿菌的抗菌效果：（b₁）、（b₂）抑菌圈法；（b₃）濁度法，隨著培養(yǎng)時(shí)間增加，樣品在600nm處吸光度的變化。在a₃和b₃中，I：LB 培養(yǎng)基，II：金黃色葡萄球菌或大腸桿菌，III：XSBR，IV：XSBR/CA-10，V：XSBR/CA-20，VI：XSBR/CA-30，VII：XSBR/CA-40，VIII：XSBR/CA-50，IX：XSBR/CA-60，X：XSBR/CA-20/Ag。

  理論上CA呈酸性，當(dāng)酸性達(dá)到一定程度時(shí)，能抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。值得注意的是XSBR/CA-20樣品不能產(chǎn)生明顯的抑菌圈（圖4b₁），而XSBR/CA-20/Ag（導(dǎo)電膠膜）則出現(xiàn)了明顯的抑菌圈，具有顯著的抑菌能力。吸光度（OD₆₀₀）的測(cè)試結(jié)果表明（圖4a₃、b₃），曲線X（含導(dǎo)電膠膜）的OD₆₀₀僅比培養(yǎng)基的（曲線I）稍高，說(shuō)明對(duì)比其他樣品，導(dǎo)電膠膜具有更長(zhǎng)效的抗菌活性。

  該研究成果發(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces（DOI：10.1021/acsami.0c10101），論文的第一/通訊作者為徐傳輝副研究員，第二作者為廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院博士生鄭仲杰。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c10101