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陜師大楊鵬教授團(tuán)隊(duì) Adv. Mater.：通過(guò)超薄蛋白質(zhì)納米膜穩(wěn)定柔性器件上的金屬涂層
2024-11-18  來(lái)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(dǎo)致界面失配，嚴(yán)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(xiàng)關(guān)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(xué)化學(xué)化工學(xué)院楊鵬教授團(tuán)隊(duì)提出了一種由二硫鍵還原蛋白聚集合成的超薄蛋白質(zhì)納米膜 （UPN） 作為強(qiáng)粘合層，用來(lái)增強(qiáng)聚合物基材與金屬涂層之間的粘附力。與具有微米級(jí)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(guò)直接連接兩個(gè)幾乎單分子厚度的界面，有效地提高了界面粘合強(qiáng)度，并降低了整個(gè)粘合系統(tǒng)中的內(nèi)聚貢獻(xiàn)（圖1）。使用 UPN 作為粘合層，多功能金屬涂層可以通過(guò)離子濺射可靠地粘附在柔性聚合物基材上，即使在重復(fù)的機(jī)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(shè)計(jì)的應(yīng)用包括可逆透明度控制、張力響應(yīng)加密、可重復(fù)使用的光學(xué)傳感（圖5）和可穿戴電容式觸摸傳感器（圖6）。這項(xiàng)工作突出了 UPN 在柔性聚合物和金屬涂層之間產(chǎn)生強(qiáng)大粘合強(qiáng)度的潛力，提供具有高表面活性和低內(nèi)聚力的生物相容性解決方案，促進(jìn)具有穩(wěn)定金屬納米涂層的混合器件的開(kāi)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(jī)制


圖5 UPN在可重復(fù)使用光學(xué)傳感器中的應(yīng)用


圖6 UPN在柔性觸覺(jué)傳感器中的應(yīng)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(xué)化學(xué)化工學(xué)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(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目（No. 52225301）；國(guó)家重點(diǎn)科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（No. 2020YFA0710400, 2020YFA0710402）；陜西省國(guó)際科技合作計(jì)劃項(xiàng)目（No. 2022KWZ-24），中央高；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金（No. 2022KWZ-24）；GK202305001)，陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（No. 2022TD-35），國(guó)家自然科學(xué)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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