近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院微納系統(tǒng)與仿生醫(yī)學(xué)研究中心研究員吳天準(zhǔn)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于二氧化鈦（TiO₂）的聚多巴胺（PDA）仿生聚合物制備柔性神經(jīng)電極的新方法，可顯著縮短聚合時(shí)間，結(jié)合鉑納米線（Pt NWs）修飾電極，粘附性強(qiáng)，電學(xué)性能優(yōu)異。相關(guān)研究結(jié)果“Fast Polymerization of Polydopamine Based on Titanium Dioxide for High-Performance Flexible Electrodes”已在線發(fā)表于界面材料期刊ACS Applied Materials & Interfaces (DOI: org/10.1021/acsami.9b19875)。博士生黃兆嶺、助理研究員曾齊為共同第一作者，吳天準(zhǔn)為通訊作者。 

　　近年來(lái)，隨著智能柔性電子在可穿戴、可植入領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，迫切需求一種可用于仿生電極材料的易操作、生物兼容性好及低成本的高效制備方法。而傳統(tǒng)柔性電子器件制造工藝普遍存在柔性襯底和金屬導(dǎo)電層的楊氏模量相差巨大，導(dǎo)致粘附力低，易分層和失效。為獲得較好的刺激/記錄性能，促使微型化的電化學(xué)電容器達(dá)到極高的儲(chǔ)能密度，以便更好地服務(wù)于人造耳蝸、人造視網(wǎng)膜、深腦刺激器等神經(jīng)假體領(lǐng)域。鑒于多巴胺（DA）仿生聚合物及其衍生物表面具有大量的不飽和化學(xué)鍵，可作為柔性電子器件的緩沖層，替代傳統(tǒng)工藝的物理粘附，具有巨大的應(yīng)用前景。然而傳統(tǒng)的聚多巴胺（PDA）的仿生薄膜成型速度緩慢、電極修飾材料工藝復(fù)雜且與基底的粘附性能普遍較低。為解決以上矛盾，吳天準(zhǔn)團(tuán)隊(duì)基于前期神經(jīng)電極表界面（Electrochimica Acta, 2017, 2(37), 152-159；Advanced Materials Interfaces, 2019, 6 (18), 1900356）的研究經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新性地提出了通過(guò)添加納米二氧化鈦（nano-TiO₂）大幅加速仿生PDA黏附性薄膜成型，將其作為導(dǎo)電粘附層，隨后再修飾Pt NWs使電極獲得優(yōu)異的電學(xué)性能。 

　　研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的紫外光照成型方法相比，PDA薄膜在室溫下的沉積速率提高了10倍以上，1h以內(nèi)即可成型；nano-TiO₂的加入顯著提高了Pt NWs與PDA的螯合率，極大地簡(jiǎn)化了電極制造工藝。這種新方法制備的電極面阻抗為0.0968 kΩ cm²（比未修飾電極降低了99.88 %），陰極電荷存儲(chǔ)能力（CSC_c）高達(dá)234.4 mC/cm²，是傳統(tǒng)濺射工藝制造金屬鈦/鉑電極的13.5倍；同時(shí)具有更明顯的光電流極化響應(yīng)。此外，PDA/TiO₂/PtNW修飾層與電極基底的粘附性高，在降低成本的同時(shí)，也極大地提高了電極的加工制造效率和電學(xué)性能。該研究成果可操作性強(qiáng)，具有廣闊的應(yīng)用前景，為柔性電極的制備開拓了新思路，可廣泛應(yīng)用于神經(jīng)植入體、生物傳感器或載藥、光電電極材料等實(shí)際應(yīng)用中。 

　　上述研究同時(shí)得到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、深圳市基礎(chǔ)學(xué)科布局項(xiàng)目等的資助。 

　　論文鏈接 

　　圖A. nano- TiO₂與紫外光照加速PDA聚合示意圖，與PDA/TiO₂/PtNW修飾電極的SEM圖；B.（a）不同修飾電極實(shí)物圖，（b）用于電學(xué)性能測(cè)試的工作電極制備示意圖；（c）-（d）分別為Ti/Pt，PDA，PDA/TiO₂和PDA/TiO₂/PtNW修飾材料的AFM圖