一种丝素蛋白导电薄膜材料及其热温辅助剥离工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种丝素蛋白导电薄膜材料及其热温辅助剥离工艺，丝素蛋白导电薄膜材料主要由基底层和导电层复合而成，基底层的材质为丝素蛋白薄膜材料，导电层材质为PEDOT或其衍生物组成的材料；基底层和导电层通过分子间相互缠结作用结合；丝素蛋白导电薄膜材料的热温辅助剥离工艺为：在附着有导电材料的基底上浇筑丝素蛋白溶液，恒温加热干燥，然后，将丝素蛋白与导电材料复合后的薄膜从基底上剥离，即获得丝素蛋白导电薄膜材料；本发明专利技术的丝素蛋白导电薄膜材料导电层与基底层结合牢固，导电性好；本发明专利技术的热温辅助剥离工艺路线简便，制膜耗时少。耗时少。耗时少。

【技术实现步骤摘要】
一种丝素蛋白导电薄膜材料及其热温辅助剥离工艺


[0001]本专利技术属高分子材料加工成型
，涉及一种丝素蛋白导电薄膜材料及其热温辅助剥离工艺。

技术介绍

[0002]来源于家蚕丝纤维的丝素蛋白具有优异的生物相容性和力学柔性，是一种用于制造生物电子器件和生物医用材料潜在的天然高分子。然而，受限于丝素蛋白自身导电性欠佳因素，通常需要与其它金属离子或导电高分子材料进行复合，从而提高其电信号的传导或传感性能。具有良好导电性能的丝素蛋白材料可作为神经组织与外部器件之间接口材料，从而实现组织与外部器件间的电信号，在构筑用于神经电生理研究的神经接口、神经刺激电极、生物电活性界面和神经组织修复支架方面具有较好的应用前景。
[0003]迄今为止，提高丝素蛋白材料导电性的改性方法主要包括复合无机材料(例如石墨烯、碳纳米管)、金属材料(例如纳米金颗粒、银纳米线)和导电高分子材料(聚吡咯、聚苯胺和PEDOT等)。与传统复合无机材料和金属材料的方式相比，导电高分子材料具有更优异的生物相容性和力学柔性，所制备的丝素蛋白薄膜更适合用于长期植入式的生物电子器件和组织修复支架，因此，在可有效提高丝素蛋白材料导电性但不过度损害其生物相容性和力学柔性前提条件下，使用导电高分子材料改性丝素蛋白受到了广泛的关注。
[0004]专利CN109912824A公开了一种透明导电丝素蛋白材料及其制备方法，将经过不溶化处理的透明丝素蛋白材料置于含有SDS胶体的EDOT或者EDOT衍生物的水溶液中，在三氯化铁和过硫酸铵的作用下氧化聚合从而制得透明导电丝素蛋白材料。该方法主要利用了丝素蛋白与PEDOT之间的静电吸附作用，从而将PEDOT原位沉积于丝素蛋白薄膜表面，然而，该方法的制备流程较为复杂，不利于后续多通道丝素蛋白基电极材料的制备；且制备过程涉及多种氧化试剂，对丝素蛋白自身的生物相容性、力学柔性也将造成一定负面影响。
[0005]文献1(材料导报,2019,33(10),1734
‑
1737,1761)报道了一种PEDOT:PSS掺杂丝素蛋白复合薄膜，在中性pH的PEDOT:PSS溶液中缓慢滴加丝素蛋白溶液，通过旋涂的方式和恒温恒湿箱中固化成膜，结果表明，受丝素蛋白的影响，PEDOT分子链的共振结构由苯并醌型向醌型结构转变，而PEDOT:PSS的加入有利于丝素蛋白二级结构向β
‑
折叠转变，但由于应用需求不同，该论文并未提供丝素蛋白导电薄膜的导电性相关数据。
[0006]文献2(ACS Appl.Mater.Interfaces,2022,14,123
‑
137)报道了一种一步法制备丝素蛋白/PEDOT导电薄膜，通过在未经后处理的初生丝素蛋白薄膜上浇筑PEDOT分散液，依靠PEDOT分子与丝素蛋白分子间的相互穿插渗透，后经乙醇诱导丝素蛋白结构转变，从而将PEDOT锁定于丝素蛋白薄膜表面。然而，该方法的局限性在于，PEDOT与丝素分子间的相互穿插属于不可控的过程，导致丝素蛋白薄膜表面的PEDOT分布均匀性和连续性依然不理想。
[0007]文献3(ACS Appl.Energy Mater.2023,6,2602
‑
2610)利用喷涂法在丝素蛋白基底上喷涂了一层聚噻吩/碳纳米管，制备了一种可穿戴热电发电机，该丝素蛋白导电材料的电导率为170
±
52.8S
·
cm
‑1，塞贝克系数为41.8
±
0.9μV
·
K
‑1。然而，导电涂层与丝素蛋白基
底的结合机理未得到充分论证，其结合牢固度仍需进一步考察。
[0008]虽然上述丝素蛋白导电薄膜材料在制备工艺和导电性上取得了一定进展，但其导电层的均匀性、连续性以及导电层与丝素蛋白薄膜间的牢固结合还有待进一步研究。因此，研究一种能够在较为简便条件下制备界面结合稳定、导电能力优秀的丝素蛋白导电薄膜具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种丝素蛋白导电薄膜材料及其热温辅助剥离工艺。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0011]一种丝素蛋白导电薄膜材料，丝素蛋白导电薄膜材料由基底层和导电层复合而成，基底层的材质为丝素蛋白薄膜材料，导电层的材质为PEDOT或其衍生物组成的材料；基底层和导电层通过分子间相互缠结作用结合，层间界面结合牢固度好，导电层分散均匀，在交流电下具有较低的电化学阻抗。
[0012]作为优选的技术方案：
[0013]如上所述的一种丝素蛋白导电薄膜材料，所述基底层的材质为纯丝素蛋白或含有金属离子的丝素蛋白，金属离子为钙离子、钠离子或锂离子(金属离子可通过透析去除)；所述基底层的形态为薄膜，厚度为20～500μm。
[0014]如上所述的一种丝素蛋白导电薄膜材料，所述导电层的形态为薄膜，厚度为500nm～1μm；PEDOT衍生物为PEDOT
‑
OH、PEDOT
‑
COOH或PEDOT
‑
NH2；所述附着有导电材料的基底中的导电材料为PEDOT:PSS、PEDOT
‑
OH:PSS、PEDOT
‑
COOH:PSS、PEDOT
‑
NH2:PSS、PEDOT:DBSA、PEDOT
‑
OH:DBSA、PEDOT
‑
COOH:DBSA或PEDOT
‑
NH2:DBSA。
[0015]如上所述的一种丝素蛋白导电薄膜材料，在超声清洗仪中对丝素蛋白导电薄膜材料进行30分钟的超声处理，超声频率为50kHz，功率1W/cm2，超声前后丝素蛋白导电薄膜材料的电化学阻抗相差不超过10％，可用于表征导电层与丝素蛋白薄膜间的结合牢固程度，说明结合牢固较高；丝素蛋白导电薄膜材料的电导率为9.77～38.61S/cm。
[0016]本专利技术还提供一种丝素蛋白导电薄膜材料的热温辅助剥离工艺，在附着有导电材料的基底上浇筑丝素蛋白溶液，恒温加热干燥得到丝素蛋白与导电材料复合后的薄膜，然后，将丝素蛋白与导电材料复合后的薄膜从基底上剥离，即获得丝素蛋白导电薄膜材料。
[0017]作为优选的技术方案：
[0018]如上所述的一种丝素蛋白导电薄膜材料的热温辅助剥离工艺，所述附着有导电材料的基底中的导电材料为PEDOT:PSS、PEDOT
‑
OH:PSS、PEDOT
‑
COOH:PSS、PEDOT
‑
NH2:PSS、PEDOT:DBSA、PEDOT
‑
OH:DBSA、PEDOT
‑
COOH:DBSA或PEDOT
‑
NH2:DBSA；所述附着有导电材料的基底中的基底材质为经等离子体亲水性处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯或聚二甲基硅氧烷。
[0019]如上所述的一种丝素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丝素蛋白导电薄膜材料，其特征是：丝素蛋白导电薄膜材料由基底层和导电层复合而成，基底层的材质为丝素蛋白薄膜材料，导电层的材质为PEDOT或其衍生物组成的材料；基底层和导电层通过分子间相互缠结作用结合。2.根据权利要求1所述的一种丝素蛋白导电薄膜材料，其特征在于，所述基底层的材质为纯丝素蛋白或含有金属离子的丝素蛋白，金属离子为钙离子、钠离子或锂离子；所述基底层的形态为薄膜，厚度为20～500μm。3.根据权利要求1所述的一种丝素蛋白导电薄膜材料，其特征在于，所述导电层的形态为薄膜，厚度为500nm～1μm；PEDOT衍生物为PEDOT
‑
OH、PEDOT
‑
COOH或PEDOT
‑
NH2；所述PEDOT或其衍生物组成的材料为PEDOT:PSS、PEDOT
‑
OH:PSS、PEDOT
‑
COOH:PSS、PEDOT
‑
NH2:PSS、PEDOT:DBSA、PEDOT
‑
OH:DBSA、PEDOT
‑
COOH:DBSA或PEDOT
‑
NH2:DBSA。4.根据权利要求1所述的一种丝素蛋白导电薄膜材料，其特征在于，对丝素蛋白导电薄膜材料进行30分钟的超声处理，超声频率为50kHz，功率1W/cm2，超声前后丝素蛋白导电薄膜材料的电化学阻抗相差不超过10％；丝素蛋白导电薄膜材料的电导率为9.77～38.61S/cm。5.一种丝素蛋白导电薄膜材料的热温辅助剥离工艺，其特征是：在附着有导电材料的基底上浇筑丝素蛋白溶液，恒温加热干燥，然后，将丝素蛋白与导电材料复合后的薄膜从基底上剥离，即获得丝素蛋白导电薄膜材料。6.根据权利要求5所述的一种丝素蛋白导电薄膜材料的热温辅助剥离工艺，其特征在于，所述附着有导电材料的基底中的导电材料为PEDOT:PSS、PEDOT
‑
OH:PSS、PEDOT
‑
COOH:PSS、PEDOT
‑
NH2:PSS、PEDOT:DBSA、PEDOT
‑
OH:DBSA、PEDOT
‑
COOH:DBSA或PEDOT
‑
NH2:DBSA；所述附着有导电材料的基底中的基底材质为经等离子体亲水性处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯或聚二甲基硅氧烷。7.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀鹏，胡展翱，姚响，牛欠欠，范苏娜，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：