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  我國漁業(yè)經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值約26000億元，其中淡水魚產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的60%以上。加工有鱗魚時會產(chǎn)生40%以上的下腳料，其中魚鱗占1~3%。研究表明，魚鱗中含有大量膠原蛋白，是一種天然明膠的來源。明膠具有良好的凝固性、成膜性和生物相容性等特點，可以廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和照相等行業(yè)。魚鱗被廢棄不僅浪費資源還污染了環(huán)境。如果能夠從魚鱗中提取魚明膠不僅可以促進(jìn)魚鱗廢料的綜合利用而且在很多領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用前景。

  南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院的黃維院士、于海東和劉舉慶教授團(tuán)隊從魚鱗廢料中提取出魚明膠制備成透明薄膜，研制出了高性能的魚明膠基底的柔性交流電致發(fā)光（ACEL）器件，如圖1所示。不僅充分發(fā)掘了魚鱗在新興柔性電子領(lǐng)域的獨特優(yōu)勢，也為其他柔性電子器件的基底選擇提供了一條新思路。

圖1：由魚鱗制備ACEL器件的示意圖。

  利用魚明膠制得的透明薄膜具有優(yōu)異的透光率和表面平整度。在可見光范圍內(nèi)透光率高達(dá)91.1%、表面粗糙度低至0.5 nm，可以媲美商業(yè)化的PET薄膜。魚明膠薄膜還具有良好的柔韌性，不但可以隨意彎曲、扭轉(zhuǎn)，還能夠根據(jù)需要折疊成不同的形狀。魚明膠薄膜不怕有機溶劑腐蝕，在乙醇、丙酮、四氫呋喃、氯苯等有機溶劑中浸泡24 h后仍然能夠保持原來的形態(tài)。因此，魚明膠薄膜是交流電致發(fā)光器件、有機場效應(yīng)晶體管、鈣鈦礦太陽能電池等柔性電子器件的理想基底材料。

  與傳統(tǒng)塑料基底相比，魚明膠薄膜還具有可循環(huán)使用、易降解、生物相容性好等優(yōu)點。為了驗證魚明膠薄膜的可循環(huán)使用特性，我們將制備好的魚明膠薄膜在溫水中溶解，再將得到的魚明膠溶液倒入塑料培養(yǎng)皿中，干燥成型后可以得到全新的魚明膠薄膜。如此循環(huán)制取多次后，魚明膠薄膜的可見光的透光率仍然可以保持在~90%。此外，廢棄后的魚明膠薄膜可以在土壤中自行生物降解。實驗表明，埋入土壤的魚明膠薄膜可以在24天內(nèi)完全降解，如圖2所示。

圖2：魚明膠薄膜的透光率、可循環(huán)利用特性和生物降解性能。

  將銀納米線（Ag NWs）沉積在魚明膠薄膜表面，制備出了基于魚明膠薄膜的柔性透明電極。該電極彎曲500次后其可見光透射率仍然高達(dá)82.3%，方阻可以低至22.4Ωsq^-1，具有優(yōu)良的抗彎曲特性。將該薄膜電極與LED燈泡串聯(lián)后發(fā)現(xiàn)，把薄膜電極彎曲成不同程度時LED燈泡仍能持續(xù)發(fā)光，說明薄膜電極具有極好的導(dǎo)電穩(wěn)定性，將其用于交流電致發(fā)光器件中可以確保穩(wěn)定的電信號輸出。

  使用旋涂法在Ag NWs電極表面增涂發(fā)光層，并利用Ag NWs作為器件的頂電極，可以制備一種持續(xù)發(fā)光的柔性交流電致發(fā)光器件。由SEM橫截面圖可以看出（如圖3所示），整個器件是一個典型的三明治結(jié)構(gòu)，功能層之間連接緊密。區(qū)別于傳統(tǒng)的單面發(fā)光器件，制備的這個柔性器件可以正反兩面發(fā)光。在300 V和400 Hz的條件下，發(fā)光強度高達(dá)56 cd m^-2。器件還具有優(yōu)良的抗彎曲性能，連續(xù)彎曲1000次后其發(fā)光強度沒有明顯下降。將該器件浸泡于80 ℃熱水中，3分鐘內(nèi)可以完全溶解，表明這是一款環(huán)保的光電產(chǎn)品。

圖3：基于魚明膠導(dǎo)電電極的交流電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)及性能。

  該研究以Sustainable and Transparent Fish Gelatin Films for Flexible Electroluminescent Devices為題近日發(fā)表在ACS Nano 上, DOI: 10.1021/acsnano.9b09880。

  文章作者：Xiaopan Zhang（張曉盼）, Tengyang Ye（葉騰陽）,  Xianghao Meng（孟祥皓）, Zhihui Tian（田志輝）, Lihua Pang（龐麗華）, Yaojie Han（韓堯杰）, Hai Li（李海）, Gang Lu（呂剛）, Fei Xiu（修飛）, 通訊作者：Hai-Dong Yu（于海東）*， Juqing Liu（劉舉慶）*，Wei Huang（黃維）*。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.9b09880