導電性シルクの二次構造制御とウェアラブルセンサーへの展開

导电丝二级结构控制及其在可穿戴传感器中的应用

基本信息

批准号：
22K02197
负责人：
堀川真希
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kumamoto Industrial Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K02197/
关键词：
シルクフィブロイン PEDOT 導電性高分子導電材料

项目摘要

本研究では、申請者が以前開発した導電性高分子ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/硫酸化セルロースナノファイバー（PEDOT/s-CNF）とシルクをコンポジット化して、シルクの導電化を行い、ウェアラブルセンサーへの展開を目指している。令和4年度の目標は、フィブロインとPEDOT/s-CNFの混合比を変えてフィブロインとPEDOT/s-CNFのコンポジットフィルムを作製し、フィブロインの二次構造の解析と導電特性を評価することであった。フィブロインは臭化リチウム水溶液に溶解した後、透析脱塩することによりフィブロイン水溶液を調製した。PEDOT/s-CNF溶液は既存の方法により調製した。フィブロイン溶液とPEDOT/s-CNF溶液を混合比が100：0、95：5、90：10、80：20、70：30（固形分重量比）となるように混ぜ合わせ、常温常圧にて乾燥させてコンポジットフィルムを作製した。得られたフィルムのFT-IR測定により、フィブロインの二次構造を評価した。FT-IR測定の結果、フィブロインに対するPEDOT/s-CNFの混合比が大きくなることによって、フィブロインはβ構造を取りやすくなる傾向を示した。PEDOT/s-CNFは分子内に硫酸基を有しており酸性を示す。フィブロイン溶液に対してPEDOT/s-CNF溶液の添加量が多い程、コンポジット材料のpHは酸性側に傾き、フィブロインの二次構造がランダムコイルからβ構造に転移したことが考えられる。フィルムの表面抵抗値と膜厚を測定することにより導電性を求めたところ、PEDOT/s-CNF含有量が多い程、導電性が高くなる傾向を示した。

在这项研究中，我们将丝绸与申请人先前开发的导电聚合物聚（3,4-乙撑二氧噻吩）/硫酸化纤维素纳米纤维（PEDOT/s-CNF）复合，并将其开发为可穿戴传感器。 2020财年的目标是通过改变丝素蛋白和PEDOT/s-CNF的混合比例来制造丝素蛋白和PEDOT/s-CNF的复合膜，并分析丝素蛋白的二级结构并评估其导电性能。将丝心蛋白溶解在溴化锂水溶液中，然后通过透析脱盐以制备丝心蛋白水溶液。 PEDOT/s-CNF溶液按照现有方法制备。将丝心蛋白溶液和PEDOT/s-CNF溶液以100:0、95:5、90:10、80:20和70:30(固体成分重量比)的混合比在室温和压力下混合。干燥以产生复合膜。通过对得到的膜进行FT-IR测定来评价丝心蛋白的二级结构。 FT-IR测量结果表明，随着PEDOT/s-CNF与丝心蛋白的混合比例增加，丝心蛋白更容易采用β结构。 PEDOT/s-CNF分子中含有硫酸基，呈酸性。认为丝素溶液中添加的PEDOT/s-CNF溶液量越大，复合材料的pH值越偏酸性，丝素蛋白的二级结构从无规卷曲向β结构转变。当通过测量薄膜的表面电阻和膜厚来确定电导率时，发现PEDOT/s-CNF含量越高，电导率越高。