近年來(lái)，柔性電子設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)之一是可穿戴集成，尤其是其靈活性、舒適性和透氣性備受關(guān)注。其中，纖維型電子器件因具有高柔韌性、重量輕、可編織等優(yōu)點(diǎn)而受到研究者的廣泛關(guān)注。然而，現(xiàn)存的纖維型電子器件制備仍存在一些限制，比如在長(zhǎng)期使用過(guò)程中容易受到外部環(huán)境的影響而導(dǎo)致設(shè)備故障的概率增加。

基于此，北京科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種基于絲素蛋白的可拉伸、可降解且具有可修復(fù)性和抗凍性的MXene/絲素納米復(fù)合導(dǎo)電纖維（Ca@MSNFs），該導(dǎo)電纖維可組裝為濕度傳感器和應(yīng)變傳感器，用于人體的健康監(jiān)測(cè)時(shí)展示出了較好的應(yīng)用前景。

研究人員發(fā)現(xiàn)，Ca@MSNFs的性能與CaCl2和MXene的含量及環(huán)境濕度密切相關(guān)。當(dāng)濕度較大時(shí)，由于Ca2+具有較強(qiáng)的吸水作用，Ca@MSNFs可以從空氣中吸收水分子，從而影響絲素蛋白的結(jié)晶度和二級(jí)結(jié)構(gòu)，賦予其可拉伸性。X射線(xiàn)衍射和傅立葉變換紅外光譜測(cè)試結(jié)果均表明，引入Ca2+后，絲素蛋白的β-折疊結(jié)構(gòu)減少，無(wú)規(guī)線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)增加。

其次，由于Ca@MSNFs中絲素、MXene、Ca2+和H2O之間存在多種動(dòng)態(tài)相互作用（氫鍵和配位鍵），使得Ca@MSNFs表現(xiàn)出良好的可修復(fù)特性。此外，Ca2+的強(qiáng)水合作用阻礙了水分子之間的定向排列，從而降低了Ca@MSNFs中水的冰點(diǎn)，使導(dǎo)電纖維具有抗凍性。最后，研究人員進(jìn)一步探究了Ca@MSNFs的降解性能，結(jié)果表明，將導(dǎo)電纖維浸泡在木瓜蛋白酶溶液中，纖維會(huì)逐漸降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染和破壞。

該研究基于吸濕鹽塑化絲素蛋白的策略開(kāi)發(fā)出可拉伸、可降解且具有可修復(fù)性和抗凍性的纖維型傳感器，為開(kāi)發(fā)更多可用于醫(yī)療保健的先進(jìn)功能材料提供了新思路。相關(guān)成果以“Hygroscopic MXene/Protein Nanocomposite Fibers Enabling Highly Stretchable, Antifreezing, Repairable, and Degradable Skin-Like Wearable Electronics“為題發(fā)表于《ACS Materials Letters》上。

編輯：黃飛

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