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关于RCNs(罗丹明共价网络)诱导的导电性增强机制的深入理解:这一机制应用于可持续的CWPU/PEDOT:PSS纳米复合材料中,从而实现柔性且生物相容性的电子器件
《Nanoscale》:Mechanistic insight into RCNs-induced conductivity enhancement in sustainable CWPU/PEDOT:PSS nanocomposites for flexible and biocompatible electronics
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年11月07日 来源:Nanoscale 5.1
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可持续生物基纳米复合材料系统通过结构调控实现高效导电,无需金属掺杂剂或无机添加剂。再生纤维素纳米颗粒(RCNs)与PEDOT:PSS的PSS部分通过氢键相互作用,促进部分相分离形成PEDOT富集区域,增强电荷传输路径。实验(AFM、Raman)与模拟(分子对接)均支持该机制,并揭示PEDOT的生物相容性优势。
我们报告了一种可持续且完全源自生物的纳米复合材料系统,该系统由基于蓖麻油的阴离子水性聚氨酯(CWPU)、再生纤维素纳米颗粒(RCNs)和PEDOT:PSS组成,专为柔性电子应用设计。与通过添加金属掺杂剂或无机添加剂来提高导电性不同,本研究通过在完全有机的基质中进行结构调控,实现了导电性的显著提升。从机制上讲,RCNs作为功能相调节剂,通过与PEDOT:PSS中的PSS组分发生氢键作用来选择性地相互作用。这种相互作用促进了部分相分离,形成了富含PEDOT的区域,并增强了链的排列和电荷传输路径。所提出的机制解释了在薄膜形成过程中从均匀分散状态向结构重组的导电网络状态的转变。原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱和导电性分析的实验证据支持了这一模型,而计算机模拟(in silico)对接研究揭示了PEDOT通过与纤维连接蛋白(fibronectin)相互作用所具有的潜在生物相容性优势。这项研究展示了一个罕见案例:仅通过合理组装生物基有机材料就实现了导电性的提升,为开发可持续且无金属的电子材料提供了一种新策略。
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