陕师大杨鹏教授团队 Adv. Mater.：通过超薄蛋白质纳米膜稳定柔性器件上的金属涂层

2024-11-18 来源：高分子科技

金属涂层与聚合物基材之间的显著模量差异导致界面失配，严重影响柔性器件的稳定性。因此，提高金属层在惰性聚合物基材上的粘附稳定性以防止分层成为一项关键挑战。

图1 传统黏附和超薄蛋白纳米膜（UPN）黏附模型的区别

近期，陕西师范大学化学化工学院杨鹏教授团队提出了一种由二硫键还原蛋白聚集合成的超薄蛋白质纳米膜（UPN）作为强粘合层，用来增强聚合物基材与金属涂层之间的粘附力。与具有微米级厚度的传统生物聚合物胶粘剂不同，UPN 层最小化到纳米/单分子尺度。因此，这种 UPN 通过直接连接两个几乎单分子厚度的界面，有效地提高了界面粘合强度，并降低了整个粘合系统中的内聚贡献（图1）。使用 UPN 作为粘合层，多功能金属涂层可以通过离子溅射可靠地粘附在柔性聚合物基材上，即使在重复的机械变形下也能提供前所未有的粘合稳定性。（图2-4）这种设计的应用包括可逆透明度控制、张力响应加密、可重复使用的光学传感（图5）和可穿戴电容式触摸传感器（图6）。这项工作突出了 UPN 在柔性聚合物和金属涂层之间产生强大粘合强度的潜力，提供具有高表面活性和低内聚力的生物相容性解决方案，促进具有稳定金属纳米涂层的混合器件的开发.

图2 UPN在柔性基材上的自组装

图3 UPN作为金属涂层与PDMS之间的粘附层

图4 基于UPN的粘附机制

图5 UPN在可重复使用光学传感器中的应用

图6 UPN在柔性触觉传感器中的应用

该工作以“Stabilizing Metal Coating on Flexible Devices by UltrathinProtein Nanofilms”为题发表在《Advanced Materials》上（Adv. Mater. 2024, 2412378）。陕西师范大学化学化工学院张颖颖博士为论文第一作者，杨鹏教授和刘永春副研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家杰出青年科学基金项目（No. 52225301）；国家重点科技发展计划项目（No. 2020YFA0710400, 2020YFA0710402）；陕西省国际科技合作计划项目（No. 2022KWZ-24），中央高校基本科研业务费专项资金（No. 2022KWZ-24）；GK202305001)，陕西省重点科技创新团队（No. 2022TD-35），国家自然科学基金（No. 22375122，No. 52473014）的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202412378

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（责任编辑：xu）

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