近日，東華大學朱美芳院士團隊葉長懷、廖耀祖研究員基于生物可再生原料殼聚糖（chitosan）與二元酸在水中形成生物基有機鹽溶液，與銀納米線復合制備了一系列超高電導率的水性導電墨水（圖1），為綠色制備高電導率、高耐久性導電復合涂層提供了一種通用方法。

圖 1 SA-chitosan生物基有機鹽、導電墨水、導電涂層的制備流程圖

水性的生物基SA-chitosan有機鹽涂層在簡單的加熱后形成高度交聯(lián)的網絡結構，賦予導電復合涂層良好的耐熱和耐溶劑性，使其有望在惡劣環(huán)境中使用。導電粒子AgNW 嵌入高度交聯(lián)的SA-chitosan聚合物基體中，該聚合物基體一方面隔絕導電粒子與外界環(huán)境的接觸減緩AgNW的氧化（圖2），另一方面可增強與基底材料的粘附力，如在反復剝離試驗后仍保持優(yōu)異的電導率（圖3）。

圖 2. 導電復合涂層的電導率及耐高溫、耐有機溶劑特性

圖 3. 導電涂層抗反復彎曲、折疊、剝離特性

由于導電復合涂層超高的電導率，厚度僅為 10 μm 的 SA-chitosan/AgNWs 涂層具有 高達73.3 dB 電磁屏蔽 (EMI) 效能（圖4）。他們將這種導電油墨用來制備功能性導電織物，這種織物表現(xiàn)出優(yōu)異的電磁屏蔽（圖5）、焦耳加熱（圖6）和應變傳感性能（圖7）。這種簡單、綠色方法制備的高導電墨水有望成為潛在的大規(guī)模制造柔性和可穿戴電子器件的重要候選材料。

圖 4. 導電涂層的電磁屏蔽性能表征

圖 5. 導電織物的電磁屏蔽特性

圖 6. 導電織物的焦耳加熱特性

圖 7. 導電織物的應變傳感特性

相關成果以“Biomass-Derived, Highly Conductive Aqueous Inks for Superior Electromagnetic Interference Shielding, Joule Heating, and Strain Sensing”為題，發(fā)表在ACS Appl. Mater. Interfaces（doi.org/10.1021/acsami.1c17170）上。東華大學21級碩博連讀生王悅為該論文的第一作者，東華大學廖耀祖研究員和葉長懷研究員為本論文的共同通訊作者。感謝國家自然科學基金 (51903046，52073046，51873036，U20A20257)、上海市科委（20JC1414900，20JC1414901）的聯(lián)合基金、上海市優(yōu)秀學術帶頭人計劃（21XD1420200）、上海市曙光計劃（19SG28）、上海市自然科學基金（19D3859）以及先進纖維與材料國際聯(lián)合實驗室等的資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsami.1c17170