碳纳米管

交联聚二甲基硅氧烷( PDMS )同时具有拒水性和对水蒸气的高渗透性。制备了不同厚度( 8 ~ 160 µm )的未填充和无硅交联PDMS薄膜，测定了其水蒸气透过率和透过率。透气率随着膜厚从160 ~ 15 µm减小而增大，但当膜厚减小到8 µm时，透气率不再进一步增大。限速吸附被认为是造成这种影响的原因，并通过表面改性来提高吸附速率。水蒸气在宏观上并不凝结在足够薄的薄膜上，以至于在此动力学区运行，测量了高达60 %透过空气的水蒸气透过率。在碳纳米管和水通道蛋白纳米受限水的基础上提出了一种水渗透机理。

交联聚二甲基硅氧烷( PDMS )同时具有拒水性和对水蒸气的高渗透性。制备了变厚度( 8 ~ 160µm )的未填充和无硅交联PDMS薄膜，测定了它们的水蒸气透过率和渗透值。在膜厚为160 ~ 15 µ m范围内，水蒸气透过率随膜厚的减小而增大，但当膜厚减小到8 µ m时，水蒸气透过率不再进一步增大。限速吸附被认为是造成这种影响的原因，并通过表面改性来提高吸附速率。水蒸气在宏观上并不凝结在足够薄的薄膜上，以至于在此动力学区运行，测量了高达60 %透过空气的水蒸气透过率。在碳纳米管和水通道蛋白纳米受限水的基础上提出了一种水渗透机理。

将纳米填料加入到弹性体中，可使复合材料的性能具有巨大的潜力。遗憾的是，纳米填料往往会形成团聚体，抑制足够的填料分散。因此，本研究分析了不同的碳纳米管( CNT )预处理方法，以增强填料在聚二甲基硅氧烷( PDMS ) / CNT-复合材料中的分散性，通过在溶剂中预分散CNTs，可以在四氢呋喃( THF ) \u003e丙酮\u003e氯仿的顺序内观察到电导率的增加。通过对预分散步骤的优化，在1 Hz和0.5 wt . % CNTs的条件下，交流电导率达到3.2×10 - 4S / cm，电渗滤阈值降低到0.1 wt . % CNTs。最佳参数为THF中使用超声指60 min。然而，溶剂残留会造成软化效应，恶化复合材料的力学性能。关于物理功能化对CNTs的预处理，表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠( SDBS )和聚氧乙烯基月桂酰醚(‘Brij35’)的使用均未导致其导电性能和力学性能的提高。化学功能化增强了PDMS与CNT的相容性，但由于氧化过程对碳纳米管造成损伤，使得导电性和增强性的提高被CNT损伤叠加，即使在温和的氧化条件下也是如此。

将纳米填料加入到弹性体中，可使复合材料的性能具有巨大的潜力。遗憾的是，纳米填料往往会形成团聚体，抑制足够的填料分散。因此，本研究分析了不同的碳纳米管( CNT )预处理方法，以增强填料在聚二甲基硅氧烷( PDMS ) / CNT-复合材料中的分散性，通过在溶剂中预分散CNTs，可以在四氢呋喃( THF ) \u003e丙酮\u003e氯仿的顺序内观察到电导率的增加。通过对预分散步骤的优化，在1 Hz和0.5 wt . % CNTs的条件下，交流电导率达到3.2×10 - 4S / cm，电渗滤阈值降低到0.1 wt . % CNTs。最佳参数为THF中使用超声指60 min。然而，溶剂残留会造成软化效应，恶化复合材料的力学性能。关于物理功能化对CNTs的预处理，表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠( SDBS )和聚氧乙烯基月桂酰醚(‘Brij35’)的使用均未导致其导电性能和力学性能的提高。化学功能化增强了PDMS与CNT的相容性，但由于氧化过程对碳纳米管造成损伤，使得导电性和增强性的提高被CNT损伤叠加，即使在温和的氧化条件下也是如此。

聚二甲基硅氧烷( PDMS )因其具有生物相容性、柔韧性和透明性等优点而得到了广泛的应用。然而，低的机械强度限制了它的进一步应用。提高其力学性能的一个途径是用高强度增强体对PDMS基体进行增强。碳纤维( CF )、碳纳米管( CNT )等碳材料被广泛应用于增强PDMS的力学性能。3D打印技术是制备碳材料/ PDMS复合材料的一种很有前途的快速成型方法。在此，我们对打印三维结构所必需的元素CF / PDMS和CNT / PDMS线条进行3D打印，以研究碳材料/ PDMS复合材料的3D打印和力学性能。流变分析表明，CF的加入并未影响CF / PDMS油墨的印刷适性。与4 wt % CF增强PDMS的纯PDMS相比，CF / PDMS印刷线的拉伸模量提高了52.4 %。CNT在PDMS中的团聚限制了印刷CNT / PDMS线材杨氏模量随CNT浓度增加的提高。本工作分析了3D打印参数对碳材料/ PDMS线条的影响。也为研究挤出3D打印工艺提供了一种通过分析本质线条的方法。

室内空气污染传统上受到的关注不如室外污染，尽管室内污染物水平一般高出两倍，人们将80 ~ 90 %的生命花在增加密闭建筑上。每年有500多万人因室内空气质量差导致的疾病过早死亡，这也因员工生产力降低、物质损坏、卫生系统费用增加而造成千万富翁损失。室内空气污染物包括颗粒物、生物污染物和400多种化学有机和无机化合物，其浓度受多种室外和室内因素的影响。防止污染物在技术上并非总是可行的，因此需要实施具有成本效益的主动减排单位。迄今为止，没有任何单一的物理化学技术能够以符合成本效益的方式处理所有室内空气污染物。这个问题需要以优越的资本和运营成本为代价，使用顺序的技术配置。此外，传统物理化学技术的性能仍然受到室内环境污染物浓度低、多样性和变异性的限制。在这方面，生物技术已成为一个具有成本效益和可持续的平台，能够根据植物、细菌、真菌和微藻的生物催化作用来应对这些限制。事实上，基于生物的净化系统可以提高建筑的能效，同时提供额外的美学和心理效益。本审查批判性地评估了室内空气污染问题和预防策略的最新状况，以及室内污染物削减的物理化学和生物技术的最新进展。

随着可穿戴智能电子技术的快速发展，迫切需要高性能的柔性应变传感器。设计并制备了一种碳纳米管( CNTs )和石墨烯( GR )双填充柔性多孔聚二甲基硅氧烷( CNT-GR / PDMS )纳米复合材料，用于应变传感应用。利用索氏抽提技术成功构建了典型的微孔结构，连接的CNTs和GR在多孔骨架中构建了完善的三维导电网络。因此，基于多孔结构和典型的协同导电网络，CNT-GR / PDMS基应变传感器的拉伸性能和灵敏度得到了很好的调控。基于位于细胞骨架外层和内层的脆性协同导电网络的破坏作用以及不同应变范围内相邻细胞间的接触效应，制备的CNTs-GR / PDMS应变传感器在0 ~ 3、3 ~ 57、57 ~ 90、90 ~ 120 %应变区域的规整因子分别为182.5、45.6、70.2、186.5。此外，该材料还具有超低的检测限( 0.5 %应变)、快速的响应时间( 60 ms )、良好的稳定性和耐久性( 1万次循环)以及与频率/应变相关的传感性能，使其对各种外部环境的检测具有活性。最后，将制备好的多孔CNTs-GR / PDMS基应变传感器附着在皮肤上，检测人体的各种运动，如腕部弯曲、手指弯曲、肘部弯曲、膝关节弯曲等，在智能可穿戴设备中展现出广阔的应用前景。

独特的具有增强气体分离性能的CNT-ZIF-8 - PDMS复合膜的分子尺度制备方法主要集中在捕获CO2 ( CO2 / N2，CO2 / H2 )。也有烯烃/石蜡分离的报道。首次在自支撑化学修饰碳纳米管( CNT )平台上通过ZnO键成功地合成了ZIF-8沟道层，使ZIF-8晶体能够在CNT上生长并牢固地锚固。在CNT表面形成取向的ZIF-8阵列，作为有效的缓冲层，促进了分子气体通过膜的传输。相比之下，通常会降低气体渗透率的常规沟道层。为了减小CNT / ZIF-8地层表面/本体处的间隙孔隙，采用喷涂技术在CNT / ZIF-8上沉积了薄的聚二甲基硅氧烷( PDMS )层。通过SEM和三维光学轮廓仪观测，证实了所得到的无缺陷形貌。PDMS的沉积提高了复合材料的力学稳定性(应力-应变)，延伸率提高了12倍，热稳定性降低了46 %。此外，复合膜表现出优异的气体分离性能，其CO2和C3H6的渗透率分别为8705和4965Barrer，对CO2 / N2 (理想选择性α  =   45.6 )和CO2 / H2 ( α  =   23.9 )气体对的选择性均超过2008年Robeson上界。

多孔压阻式传感器提供了很有前途的柔性传感功能，如人体关节运动检测和手势识别等。采用微波快速除杂技术制备了由聚二甲基硅氧烷( PDMS )和分散良好的碳纳米管( CNTs )组成的多孔纳米复合海绵，通过改变致孔剂的用量和碳纳米管的负载量来调节多孔传感器的孔隙率和电学性能。利用扫描电子显微镜( SEM )对海绵进行表征，比较其微观结构，验证高质量CNT分散体，证实纳米填料成功嵌入弹性体基体中。CNT负载量为3wt %的海绵压阻灵敏度最高。实验表征表明，低孔隙率海绵具有较长的耐久性和最小的应变速率依赖性。此外，将所制备的3 wt % CNTs海绵用于压阻法人体运动检测。一项实验包括假肢手上的指尖压缩测量。此外，传感器附在用户的胸部、肘部和膝盖上，以检测呼吸、跑步、行走、关节弯曲和投掷动作。

多孔压阻式传感器提供了很有前途的柔性传感功能，如人体关节运动检测和手势识别等。采用微波快速除杂技术制备了由聚二甲基硅氧烷( PDMS )和分散良好的碳纳米管( CNTs )组成的多孔纳米复合海绵，通过改变致孔剂的用量和碳纳米管的负载量来调节多孔传感器的孔隙率和电学性能。利用扫描电子显微镜( SEM )对海绵进行表征，比较其微观结构，验证高质量CNT分散体，证实纳米填料成功嵌入弹性体基体中。CNT负载量为3wt %的海绵压阻灵敏度最高。实验表征表明，低孔隙率海绵具有较长的耐久性和最小的应变速率依赖性。此外，将所制备的3 wt % CNTs海绵用于压阻法人体运动检测。一项实验包括假肢手上的指尖压缩测量。此外，传感器附在用户的胸部、肘部和膝盖上，以检测呼吸、跑步、行走、关节弯曲和投掷动作。