【摘 要】
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将聚合物与生物质结合形成杂化物或偶联物是有机/有机系统的创新,在传感器、医学和材料科学等方面具有重要前景。聚吡咯因具有较高的电导率、环境稳定性好、易于合成、高热稳定性和无毒性等特点,在诸多领域都有潜在的应用前景。但是,聚吡咯薄膜因缺乏粘附性且脆性大很难将其应用到柔性电子传感器件上。同时,聚吡咯沉淀不太稳定的粘附性阻碍其被更好地利用起来。针对此问题,本文提出将具有类淀粉样组装结构的蛋白质聚集体与聚吡
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将聚合物与生物质结合形成杂化物或偶联物是有机/有机系统的创新,在传感器、医学和材料科学等方面具有重要前景。聚吡咯因具有较高的电导率、环境稳定性好、易于合成、高热稳定性和无毒性等特点,在诸多领域都有潜在的应用前景。但是,聚吡咯薄膜因缺乏粘附性且脆性大很难将其应用到柔性电子传感器件上。同时,聚吡咯沉淀不太稳定的粘附性阻碍其被更好地利用起来。针对此问题,本文提出将具有类淀粉样组装结构的蛋白质聚集体与聚吡咯进行复合,利用溶菌酶淀粉样转变形成的蛋白质膜和相转变沉淀与聚吡咯进行杂化形成功能性复合材料。本研究工作包括如下两个部分:(1)建立了导电聚吡咯二维纳米膜在溶菌酶纳米层上的组装与集成路线本研究是在气-液界面上制备了溶菌酶与聚吡咯杂化的均匀二维纳米复合膜。以溶菌酶为生物粘附模板,将聚吡咯导电层组装到溶菌酶膜上,形成兼具导电性和生物粘附性的复合型功能膜。通过对其进行电导率、图案化和抗菌等性能检测,研究复合膜的功能和潜在应用。该复合膜在紫外光的照射下能形成100 μm、50 μm和5 μm的条形、圆形和正方形的微图案,并且能够抑制大肠杆菌的生长而具有一定的抗菌性能。由于其显著的导电性,基于复合膜的柔性电子传感器可以有效地检测到微小的动作变化,如手指的弯曲、脉搏跳动等人体生理活动,是将动作信号转换成可视的电信号。该方法不仅为有机/有机体系中功能柔性纳米膜的制备提供了新途径,而且未来有望将其应用到智能包装和印刷电子器件领域中。(2)提出了聚吡咯和溶菌酶通过联合组装过程制备功能性复合涂层的方法本研究提出一种通过一步共组装制备导电复合材料的简易共沉淀法。以溶菌酶相转变沉淀为模板在固-液界面与聚吡咯进行复合,形成一种功能性复合涂层。通过使用X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦显微镜(LSCM)等测试仪器对杂化产物的结构和形貌进行表征。结果表明:复合涂层是由粒径均匀的纳米粒子紧密堆积而成,比纯聚吡咯沉淀具有更好的导电性能。3M胶带剥离实验结果表明:涂布了纯聚吡咯沉淀的纱布和涂布了复合沉积涂层的纱布的失重率分别为17.53%和3.80%,可知复合沉积涂层具有更加良好的生物粘附性。此外,将复合材料直接涂布到纯白纱布基材的表面进行红外热成像测试,结果显示其具有良好的红外屏蔽性能。复合沉积涂层因具有优异的导电性和红外屏蔽性能,未来有望作为导电印刷填料和红外屏蔽材料进行使用,具有广泛的发展前景和应用潜力。
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