近日，上？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院凌盛杰課題組和合作者以蠶絲蛋白為原料，將尺寸和數(shù)量受限的絲蛋白納米晶體（β-折疊納米晶）與分子無規(guī)纏繞結(jié)構(gòu)的蠶絲蛋白離子導(dǎo)體（Silk Fibroin Ionotronics, SFI）相結(jié)合，制備出一種具有“焊接-纏結(jié)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的蠶絲蛋白基離子彈性體材料（Silk Fibroin Ionoelastomer, SFIE）。該工作中所介紹的制備方法巧妙地解決了絲蛋白基彈性材料在常用誘導(dǎo)結(jié)晶條件下易產(chǎn)生過量β-折疊結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致材料變硬的問題，顯著提高了這類絲蛋白離子導(dǎo)體材料的拉伸性及彈性。SFIE表現(xiàn)出優(yōu)秀的彈性和導(dǎo)電性，易于加工且生物相容性好，在機(jī)械傳感、智慧感知等人機(jī)界面、柔性功能器件領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。
具體制備方法如下：將蠶絲蛋白/甲酸/氯化鋰混合溶液流延成膜，揮發(fā)甲酸得到分子糾纏的SFI；再將SFI放置于高濕度（85%RH）環(huán)境下，誘導(dǎo)絲素蛋白緩慢、受控結(jié)晶得到SFIE。密集的纏結(jié)可以沿絲蛋白鏈長度方向在相鄰鏈之間傳遞張力，同時(shí)，稀疏的β-折疊納米晶可以作為“焊接點(diǎn)”，防止絲蛋白鏈解開。這種“焊接-纏結(jié)”網(wǎng)絡(luò)使得SFIE同時(shí)具有高拉伸性和低滯后性。（圖1）。值得注意的是，在高濕環(huán)境下通過吸濕誘導(dǎo)結(jié)晶的方法，可以避免由溶劑誘導(dǎo)結(jié)晶導(dǎo)致的鹽離子浸出或熱誘導(dǎo)結(jié)晶導(dǎo)致的材料內(nèi)部水分布不均勻等問題。
圖4 SFIE的彈性展示及表征
該工作以“Dual Physically Crosslinked Silk Fibroin Ionoelastomer with Ultrahigh Stretchability and Low Hysteresis”為題發(fā)表在《Chemistry of Materials》上。該研究得到國家自然科學(xué)基金，上海科技大學(xué)啟動(dòng)資金與上？萍即髮W(xué)雙一流創(chuàng)新基金的支持。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.2c03536
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