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柔性智能材料是材料学领域研究的热点,已被广泛用于生物医学装置、能源器件、生物辅助系统等方面。但是,传统的智能材料多采用硅基材料或金属材料作为核心部件,往往存在机械性能不匹配、生物相容性缺乏和难以生物降解等问题,导致宏量制备生物相容性良好的柔性电子生物材料仍然是一个很大的挑战。
本文尝试以钙盐微溶技术获得具微孔结构的丝素(SF)纤维,在SF纤维表面和内部引入PPy制备了SF/PPy导电复合材料,研究了复合材料的结构和性能,并进一步探讨了其手指弯曲机械运动、电加热性能、生物相容性。
首先以SF纤维溶解常用的钙盐三元溶液(CaCl2-C2H5OH-H2O)为试剂,设计不同的微溶温度和时间,优化并探究微溶改性处理的最佳条件。结果表明:在45℃,经钙盐三元溶液处理30min后,纤维内部有大量的微孔出现,纤维的断裂强度略有下降。分子构象中β-sheet结构的含量增加,结晶度相对提高,微溶的组分应主要是SF纤维的非结晶区。
其次,以吡咯为单体、三氯化铁为氧化剂,采用原位吸附聚合的方法,在SF纤维表面和内部引入PPy制备了SF/PPy导电复合材料,系统的研究了复合材料的结构和理化性能。结果表明,改性处理后的SF/PPy导电复合材料聚吡咯的吸附增重率增加,导电性增强,电阻率和电导率分别为0.021±0.002Ω·m和0.47±0.03S·cm-1;改性处理的SF/PPy导电复合纤维表面聚吡咯沉积量较多并且均匀,横截面比较粗糙,具有稳定的热稳定性,疏水性提高,单根纤维的强力有所降低。
最后,对蚕丝织物/聚吡咯导电复合材料进行了手指机械运动测试、电加热测试和生物相容性表征。结果表明,改性后的蚕丝织物/聚吡咯导电复合材料,对手指的弯曲运动表现出较高的灵敏度,具有优异的电加热性能,并且支持PC12细胞的增值和分化,具有良好的生物相容性。
本研究为制备SF/PPy导电复合材料提供了更加便捷、简单、性能良好的制备方法和思路,为生物医学产品和可穿戴设备提供了有利的候选者。
本文尝试以钙盐微溶技术获得具微孔结构的丝素(SF)纤维,在SF纤维表面和内部引入PPy制备了SF/PPy导电复合材料,研究了复合材料的结构和性能,并进一步探讨了其手指弯曲机械运动、电加热性能、生物相容性。
首先以SF纤维溶解常用的钙盐三元溶液(CaCl2-C2H5OH-H2O)为试剂,设计不同的微溶温度和时间,优化并探究微溶改性处理的最佳条件。结果表明:在45℃,经钙盐三元溶液处理30min后,纤维内部有大量的微孔出现,纤维的断裂强度略有下降。分子构象中β-sheet结构的含量增加,结晶度相对提高,微溶的组分应主要是SF纤维的非结晶区。
其次,以吡咯为单体、三氯化铁为氧化剂,采用原位吸附聚合的方法,在SF纤维表面和内部引入PPy制备了SF/PPy导电复合材料,系统的研究了复合材料的结构和理化性能。结果表明,改性处理后的SF/PPy导电复合材料聚吡咯的吸附增重率增加,导电性增强,电阻率和电导率分别为0.021±0.002Ω·m和0.47±0.03S·cm-1;改性处理的SF/PPy导电复合纤维表面聚吡咯沉积量较多并且均匀,横截面比较粗糙,具有稳定的热稳定性,疏水性提高,单根纤维的强力有所降低。
最后,对蚕丝织物/聚吡咯导电复合材料进行了手指机械运动测试、电加热测试和生物相容性表征。结果表明,改性后的蚕丝织物/聚吡咯导电复合材料,对手指的弯曲运动表现出较高的灵敏度,具有优异的电加热性能,并且支持PC12细胞的增值和分化,具有良好的生物相容性。
本研究为制备SF/PPy导电复合材料提供了更加便捷、简单、性能良好的制备方法和思路,为生物医学产品和可穿戴设备提供了有利的候选者。