[發(fā)明專利]一種基于絲素蛋白的柔性透明電極薄膜及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310718828.6
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103762014A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張克勤;孫寶全;劉玉強(qiáng);祁寧;賈明亮
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B13/00;B82B1/00;B82B3/00
• 代理公司: 北京康盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11331
• 代理人: 伊美年

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于絲素蛋白的柔性透明電極薄膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

當(dāng)前的導(dǎo)電薄膜以及其它電子器件，主要是以半導(dǎo)體、玻璃、聚合物作為平臺，而隨著光電子和生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研制生物相容性良好，與人體親和力強(qiáng)的光電子器件、薄膜，在光電子學(xué)、生物醫(yī)藥領(lǐng)域已得到越來越多的重視。

常規(guī)的有機(jī)光電子器件大都是制備在剛性基板，即采用玻璃或硅片作為襯底，進(jìn)而在上面鍍上導(dǎo)電氧化物薄膜（如ITO），雖然具有優(yōu)良的器件性能，但抗震動，抗沖擊的能力較弱，重量相對較重，攜帶不甚方便，在某些場合的應(yīng)用受到很大的限制。人們開始試圖將有機(jī)光電子器件沉積在柔性基板上而不是剛性基板上。

用柔性基板代替剛性基板的好處是產(chǎn)品更輕、不易破碎、所占空間小且更便于攜帶。但是，盡管有這些優(yōu)點，用柔性基板代替剛性基板還存在許多限制，柔性器件的制備仍然有許多基礎(chǔ)問題需要解決。對于柔性襯底來說，由于柔性襯底的表面平整性遠(yuǎn)不及剛性襯底，而對柔性襯底進(jìn)行表面平滑處理要特殊的設(shè)備且工藝難度較大，提高了基板的生產(chǎn)成本；柔性襯底的水、氧透過率遠(yuǎn)大于剛性襯底，導(dǎo)致器件內(nèi)部有機(jī)染料受從基板透過的水和氧的影響，降低了器件的轉(zhuǎn)換效率。

當(dāng)前用于柔性襯底的材料主要是紫外光固化的有機(jī)硅膠粘劑或者透明介電性聚合物材料，然而這兩種材料均不具有良好的生物相容性和光透過性，不適宜于用作制備生物電極材料或其他與人體有親密接觸的電子產(chǎn)品、導(dǎo)電薄膜基底、觸摸屏等方面。

絲素蛋白作為一種天然蛋白質(zhì)，由于其良好的生物相容性、生物降解性和光學(xué)性能已成為一種理想的選擇。絲素膜在可見光范圍內(nèi)透光性能良好，因此可以將其作為一種柔性基底材料，代替原有的玻璃或聚合物基底，并將蛋白膜與銀納米線或者其它具有導(dǎo)電-透光性能的物質(zhì)材料結(jié)合，制作絲素蛋白基底柔性透明電極膜。

從蠶繭中提取出來的絲素蛋白由于其具有良好的生物相容性、生物降解性以及無毒無刺激性等優(yōu)點，在生物材料方面一直備受關(guān)注。絲素纖維用作外科手術(shù)縫合線并不發(fā)生排斥反應(yīng)。將再生絲素經(jīng)適當(dāng)處理后，注入成犬靜脈，對絲素的抗血栓性進(jìn)行生物活體（in?vivo）試驗的結(jié)果表明，絲素具有抗血栓性。將酶固定于再生絲素膜上，有利于延緩酶的失活，利用這一優(yōu)點可以研制能測定某些特殊成分的生物傳感器。而且再生絲素蛋白膜的透光性、透氧性優(yōu)良，是制造隱形眼鏡的理想材料。絲素蛋白與細(xì)胞的親和性好，可用作細(xì)胞培養(yǎng)基和人造皮膚等。當(dāng)人的皮膚大量缺損時，需進(jìn)行及時的覆蓋，而絲素創(chuàng)面保護(hù)膜因其對皮膚刺激性小，柔軟性好，創(chuàng)面細(xì)胞生長速度快，價格便宜，可以作為比較理想的選擇。目前絲素蛋白在生物復(fù)合材料方面可用來制取水凝膠、中空管、多空復(fù)合材料、微球、纖維和薄膜等材料等。將絲素蛋白應(yīng)用于皮膚、血管、骨骼等多種組織再生的研究證明絲素蛋白成為組織材料的可行性，絲素蛋白在藥物緩釋載體等方面的研究也表現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是：提供一種生物相容性良好，并且可以同時兼顧良好的透光率和導(dǎo)電性的基于絲素蛋白的柔性透明電極薄膜，該薄膜采用絲素蛋白膜作為支撐層，具有良好的生物相容性、生物降解性、無毒無刺激性和優(yōu)異的光學(xué)性能，與人體有很好的親和力。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于絲素蛋白的柔性透明電極薄膜，包括柔性支撐層和導(dǎo)電層，其特征在于所述導(dǎo)電層為銀納米線交織網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的銀納米線膜，所述柔性支撐層是由絲素蛋白溶液干燥固化后通過范德華力粘結(jié)于銀納米線膜上所形成的絲素蛋白膜。

本發(fā)明中采用銀納米線膜相比其他金屬納米線膜或?qū)щ姴牧希梢酝瑫r確保優(yōu)良的透光率和導(dǎo)電性。

優(yōu)選的，本發(fā)明中所述銀納米線膜上還附著有導(dǎo)電聚合物或者納米晶。

具體實施時，導(dǎo)電聚合物及納米晶是旋涂（或噴涂或滴涂）至銀納米線膜表面再實施退火，這些旋涂并退火的物質(zhì)可能進(jìn)入銀納米線交織網(wǎng)絡(luò)的空隙中，也可能吸附在銀納米線表面，或者是銀納米線與線之間的交叉處。

更為優(yōu)選的，本發(fā)明中所述導(dǎo)電聚合物為PEDOT或聚苯胺，所述納米晶為氧化鈦、氧化銦錫或氧化鋅。經(jīng)實驗證實引入這些導(dǎo)電聚合物（例如PEDOT）或者納米晶（例如氧化鈦）可進(jìn)一步提高電極薄膜的導(dǎo)電性，且不會降低太多透光率。

本發(fā)明所提供的這種電極薄膜的透光性為60%-85%，導(dǎo)電率為1～30Ω/sq。

更為優(yōu)選的，本發(fā)明的所述電極薄膜的透光性為70%-80%，導(dǎo)電率為10-20Ω/sq。

本發(fā)明所提供的這種電極薄膜在彎折100次后，面電阻增加3-10%。

優(yōu)選的，本發(fā)明提供的這種電極薄膜的厚度為20-200微米。