薄膜

近年来，基于多壁碳纳米管( MWCNT )和聚二甲基硅氧烷( PDMS )的光声发生器以多种方式制造，影响了发生器的频率带宽、声波压力、鲁棒性和重现性等性能。由于MWCNTs具有较高的光吸收和PDMS较高的热膨胀系数，这种组合非常适合作为光声发生器使用。本研究提出了一种利用喷墨打印技术，基于长期稳定的MWCNT和PDMS墨水制备高重现性的光声发生器的新方法，MWCNT- PDMS层(厚度为2 ~ 4   µ m )直接打印到多模远端的端面，均匀性好，光透过率低( 19 ~ 21 % )。纤维片制备完成后，喷墨打印机在每层30 ~ 60 s的时间段内自动执行所有步骤。产生的超声压力( 0.39 ~ 0.54   MPa )和频率带宽( 1.5 ~ 12.7   MHz )可在距离≈4   mm处测量，激光流畅度为12.7   m J   cm-2，这些高重复性的印刷光声发生器可很好地用于无损材料检测和医疗应用。

我们采用Si母模，通过金属辅助化学刻蚀( MACE )工艺制备了疏水、可拉伸、皱纹图案的聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜，这是一种无需掩膜的大面积薄膜制备技术。MACE制备的皱纹PDMS表面具有很高的疏水性和伸展性，这与常规工艺制备的皱纹PDMS很难实现，如等离子体处理、电子束或激光花样等。褶皱PDMS表面的接触角与微/纳米结构尺寸有关，在最佳条件下制备的薄膜最大接触角为135.8   ±   0.1 °。为了证实褶皱PDMS薄膜对柔性电子的适用性，我们通过控制薄膜中交联剂的比例来调节力学性能。杨氏模量在0.193 ~ 1.364 MPa范围内随交联剂配比的变化而变化，在250 %应变下，最佳膜层的应力为1.5MPa。

由导电材料和柔性薄膜组成的柔性电子传感器由于其商业、医学和科学价值，在几十年中日益受到人们的关注。然而，导电材料与柔性薄膜之间的界面结合鲁棒性较差，影响了传感器的广泛应用。制备自粘性导电薄膜仍然是一个巨大的挑战。在此，我们报道了一种在空气/水界面上自立自粘的牛血清白蛋白/聚吡咯( BSA / PPy )杂化膜。发现PPy纳米粒子均匀地聚集在类淀粉样BSA聚集形成的BSA膜上。将BSA / PPy膜与聚二甲基硅氧烷( PDMS )膜结合，制备柔性电子传感器。试验表明，BSA / PPy薄膜传感器在不改变电阻性能的情况下，可以耐受500次弯曲循环。BSA / PPy膜作为调节PPy电导的关键介质，对外界压力和应变具有动态响应。传感器具有检测微小声振动、实时人体运动、生理行为和区分不同呼吸模式的能力。我们的策略可能会为易于构建面向实际应用的柔性电子传感器开辟一条途径。

压痕硬度和划痕试验是工业和实验室常用的测定薄膜力学性能的技术。在这里，我们提出测定由具有弹性性质和自修复效应的聚二甲基硅氧烷和聚硅氧烷混合物组成的薄膜的弹性模量和硬度的相对值。本研究利用显微镜和扫描台设计了一种自制的纳米压痕和纳米划痕测试仪，可对弹性模量较低的透明材料进行测量，并可识别薄膜的自修复效应。

由导电材料和柔性薄膜组成的柔性电子传感器由于其商业、医学和科学价值，在几十年中日益受到人们的关注。然而，导电材料与柔性薄膜之间的界面结合鲁棒性较差，影响了传感器的广泛应用。制备自粘性导电薄膜仍然是一个巨大的挑战。在此，我们报道了一种在空气/水界面上自立自粘的牛血清白蛋白/聚吡咯( BSA / PPy )杂化膜。发现PPy纳米粒子均匀地聚集在类淀粉样BSA聚集形成的BSA膜上。将BSA / PPy膜与聚二甲基硅氧烷( PDMS )膜结合，制备柔性电子传感器。试验表明，BSA / PPy薄膜传感器在不改变电阻性能的情况下，可以耐受500次弯曲循环。BSA / PPy膜作为调节PPy电导的关键介质，对外界压力和应变具有动态响应。传感器具有检测微小声振动、实时人体运动、生理行为和区分不同呼吸模式的能力。我们的策略可能会为易于构建面向实际应用的柔性电子传感器开辟一条途径。

由于柔性可控的特点，磁性复合膜成为未来便携式、高效率、多功能的磁软驱动器的理想选择。这里，我们研制了一种基于聚二甲基硅氧烷( PDMS )和高浓度羰基铁颗粒( CIPs )的各向异性磁敏弹性体薄膜( MSEF )复合材料。CIP结构的离面设计使MSEF具有良好的场依赖性变形能力和驱动能力。MSEF-30°在87mT均匀磁场中的面外弯曲角可达70.78°，MSEF-20°可将重物提升66.4倍。充分讨论了颗粒链取向、CIP含量、厚度和外加磁场对磁致变形行为的影响，并进行了有限元计算，以明确实验结果。提出了改进的平衡方程，定性地解释了不同磁场下的实验结果。基于MSEF复合材料，分别制作了具有双向变形和自感知功能的仿生软驱动器。这两种易于制备和可编程的软致动器可以达到预期的驱动效果，表明各向异性MSEFs作为软致动器在生物医学、微流体、智能机器人和仿生学等领域具有巨大的应用潜力。