基于丝胶蛋白的柔性导电薄膜的制备及电学性能研究

目前绿色、低碳、环保已成为时代发展的主题，以蚕丝脱胶废水中提取的丝胶蛋白为原料，并引入壳聚糖，将两者按照一定比例混合后，加入纳米碳粉分散液制成了具有一定力学性能的导电薄膜。采用控制变量法，通过分析丝胶蛋白与壳聚糖的质量共混比、纳米碳粉的质量分数、烘干温度变化对导电薄膜的厚度、导电性、力学性能的影响，综合得到最佳的制备工艺，并对最佳制备工艺下的导电薄膜的柔软性、表面形貌、结构以及电学稳定性进行表征分析。结果表明：最佳工艺下导电薄膜的抗弯刚度小，柔性好，添加纳米碳粉后的丝胶蛋白/壳聚糖复合薄膜成形良好，内部分布均匀；在拉伸不同时间以及多次弯折后，导电薄膜的电阻有一定的变化，但总体上变化不明显，说明柔性导电膜具有一定的电学稳定性，这为导电薄膜在柔性传感器和智能可穿戴领域的应用提供了一定的借鉴。

随着柔性传感器、柔性显示器及柔性电子材料等逐渐涌入人们视野[1]，导电薄膜以其轻便柔软、拉伸易弯曲、导电性好等特点，其需求呈现爆炸性增长[2]。早期的导电薄膜，尤其是占有市场主导地位的氧化铟锡(ITO)导电薄膜，因其固有脆性、基底上方阻高、高温及真空溅射工艺等问题大大限制了其在柔性导电薄膜领域的应用[3] [4]。

近年来，高性能导电材料如碳基材料(纳米碳粉、CNTs、Graphene)、金属纳米线(AgNW、CuNW)、导电高分子聚合物、超薄金属、金属网格等不断研发出来[5] [6] [7]。在众多材料中，碳基材料因其优异的性能成为最有前景的下一代柔性导电薄膜的主体材料。如北京大学的闫文卿等人提出了先将碳纳米管(CNTs)在一定的分散体系中分散，然后再组装形成薄膜，这种方法可有效调控碳纳米管薄膜的导电性能和透光性能[8]。方敏等人通过研究发现，可以将具有生物相容性的丝素蛋白与石墨烯材料进行一定的复合，制备成生物基导电膜材料用于生物组织工程领域[9]。

目前绿色、环保已成为世界工业发展的主题。因此，越来越多的科研工作者通过对导电材料的改革创新，致力于开发绿色、环保型的复合导电膜材料[10]。如斯坦福大学崔屹教授团队[11]利用可生物降解的纳米纤维素作为透明导电薄膜基底，将其与纳米导电材料复合成功制备了导电薄膜。马里兰大学胡良兵教授团队[12]以甘蔗渣中提取的纳米微晶纤维素为原料， 通过沉积法得到了可降解的纳米纤维纸， 并将其作为基底， 得到了掺杂锡的氧化铟、银纳米线的柔性透明导电薄膜。

这些研究促进了导电薄膜的快速发展。