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gogo体育可信吗:韩国中央大学S Lee延世大学J Hong团队AS:用于运动员的应力耗散编码的丝素蛋白电极--有益的丝绸生物电子学
发布日期:2022-07-03 04:02:53 来源:gogo体育登录 作者:gogo体育可信吗
  原标题:韩国中央大学S. Lee,延世大学J. Hong团队AS:用于运动员的应力耗散编码的丝素蛋白...

  原标题:韩国中央大学S. Lee,延世大学J. Hong团队AS:用于运动员的应力耗散编码的丝素蛋白电极--有益的丝绸生物电子学

  随着材料科学与电子技术的发展,可穿戴生物电子技术以及扩展至日常服饰、配饰和设备,例如智能服装、手表和眼镜等。其中,智能服装可以响应内、外部信号刺激,如温度、光照以及人体生理信号等,考虑到审美与实用性,开发非皮肤紧身衣形式的智能服装是实现用户友好的必要方向。而在衣物型生物电子产品的使用场景中,常规的身体运动会造成可穿戴组件150%的拉伸和90°的扭转,为克服局部应力(150~450 MJ·m -3 ),面料应具有相当的弹塑性。因此,现阶段通常采用各种聚合物电极来替代传统的固态金属电极。然而,目前的3D复合材料或1D纤维电极通常仅有100 MJ·m -3 的低韧性,难以承受运动引起的应力。此外,聚合物电极的结构特性限制了拉伸性和韧性的平衡:晶体区和非晶体区的结构单元分别贡献整体的韧性和拉伸性,因此难以同时实现两方面的高性能。

  近日,来自韩国中央大学的Sangmin Lee及延世大学的Jinkee Hong团队在 Advanced Science 上发表了研究文章,提出将弹塑性丝素蛋白电极作为可穿戴生物电子器件的核心电极,基于核心电极的高效应力耗散,克服了运动引起的体积应力,与外壳织物集成后同时实现了高韧性与超弹塑性。

  在本文中,作者首先研究了丝素蛋白的二级结构与酪氨酸交联对丝素蛋白电极机械性能的影响。实验表明,丝素蛋白具有弹性β-折叠片晶的结构,其重链的分子堆积是整体韧性的主要来源,晶体的内部刚度是非晶区域的约600倍,而无定形链是丝素蛋白电极可拉伸性的主要来源;二者的相对含量具有权衡关系,可通过溶剂处理和引入添加剂的方式来制备调控丝素蛋白的机械性能。

  之后,作者研究了丝素蛋白电极中交联网络对应力耗散的作用。拉曼光谱、荧光发射光谱和交流响应等表征证实:芳香族和极性官能团通过氢键连接,而氢键基体可以消散施加的机械应力;酪氨酸的亲水/疏水平衡环境可用于评价酪氨酸的交联度,锚定在极性官能团上的多价阳离子(Na + 、Ca 2+ )则影响聚合物内/聚合物间的相互作用。

  《先进科学》(Advanced Science)Wiley旗下创刊于2014年的优质开源期刊,发表材料科学、物理化学、生物医药、工程等各领域的创新成果与前沿进展。期刊为致力于最大程度地向公众传播科研成果,所有文章均可免费获取。最新影响因子为16.806,中科院2020年SCI期刊分区材料科学大类Q1区、工程技术大类Q1区。