聚二甲基硅氧烷(PDMS)

本文报道了一种新型生物相容性微机械生物反应器(执行器和传感器)，用于活体微组织的原位操作和表征。本研究的目的是开发和验证一种可获取、价格低廉、可调节、易于加工的应用靶向无菌生物反应器。我们的方法依靠简单的聚二甲基硅氧烷( PDMS )成型技术进行制造，与常用的实验室设备和材料兼容。我们独特的设计包括一个柔性的薄膜，它允许将一个外部驱动器转移到PDMS梁基驱动器和传感器中，置于常规的35 mm细胞培养培养皿内。通过计算分析和实验测试，我们证明了它的功能性、准确性、灵敏度和可调节的工作范围。通过时间历程测试，致动剂将20 %以上的菌株传递给可生物降解的电纺聚( D，L-丙交酯-co-乙交酯) ( PLGA ) 85∶15不定向纳米纤维( ~ 91µ m厚)。同时，该传感器能够表征施加异丙醇( IPA )诱导的杨氏模量(下降到10 ~ 150 k Pa )的时间历程变化，并且执行器将高达4 %的应变传递到PDMS单层(厚~ 30 µ m )，同时表征其弹性模量高达~ 2.2 MPa。该平台将动态( 0.23 Hz )拉伸刺激反复作用于活人皮肤成纤维细胞( HDF )细胞12 h ( h )，记录细胞向两个角度区的重新取向，平均为-58.85°和56.02°，并显示该装置与活细胞的生物相容性为一周，未见细胞毒性迹象。

柔性超紧凑低损耗光波导在软光子学的发展中起着至关重要的作用。寻找合适的材料和创新的制造技术来实现低损耗的长聚合物光波导和互连已被证明具有挑战性。本文演示了以二乙烯基苯( DVB )为光聚合单体，通过双光子聚合( 2PP )在聚二甲基硅氧烷( PDMS )中制备亚微米光波导，表明商用肟酯类光引发剂Irgacure OXE02适用于引发DVB光聚合，从而形成了稳定可控的制备无缺陷、长5 cm波导的工艺。我们进一步探索了一种多道加工策略，将波导芯尺寸扩大到~ 3 μ m，以达到更好的光限制和减少串扰的目的。在这些波导中，我们测量了710nm波长下的折射率对比度为0.005，传输损耗为0.1 dB / cm。

低表面能涂层可以保护海洋设备免受生物污损，但由于水冲刷提供的剪切力不足，在静态应用中仍面临挑战。在此，我们通过缩聚反应制备了以聚二甲基硅氧烷( PDMS )、聚四氢呋喃( PTMG )为主链、7 -氨基-4 -甲基香豆素为防污基团的聚氨酯。7 -氨基-4 -甲基香豆素的典型苯并吡喃骨架除了对高透光率海水中紫外波段的荧光响应外，还赋予抗菌性能。由于荧光防污和接触抑菌机理的强协同作用，PDMS基防污-释放表面在极少量(小于0.20   wt % )的防污基团下达到了优异的防污效果，几乎是以往研究中最低的。而且7 -氨基-4 -甲基香豆素可以天然来源于植物，为环境友好型防污策略探索了新的研究方向。

在现代工业中，部件表面积冰往往造成严重的冲击或事故。应用防冰表面被认为是将危害降到最低的有效解决办法。然而，目前用于长期服役的防冰表面和涂层的耐久性仍然是一个很大的挑战。因此，开发具有良好抗冰性能的新型耐久材料结构，提出了一种将多孔金属骨架与抗冰填充相结合的设计理念。以浸渍PDMS的多孔泡沫镍骨架为填充材料，采用两步法制备了镍/聚二甲基硅氧烷( PDMS )两相层，并验证了其良好的耐冰性和机械耐久性。在外力作用下，由于表面空洞较小以及冰与PDMS之间局部弹性模量的差异，微裂纹容易在冰/固体界面萌生，从而促进冰的断裂，导致冰的结合强度较低。水沙侵蚀后表面形貌和抗冰性几乎保持不变，表现出大幅度提高的机械耐久性。结合多孔Ni骨架的机械耐久性和PDMS基体的抗冰性的优点，Ni泡沫/ PDMS两相层在长时间服役下具有很好的防冰性能。

光声发射机代表了传统压电同行很有前途的替代品。然而，缺乏简单有效的动态操纵聚焦声场的方法是当前光声技术面临的普遍而棘手的问题。本文提出了一种构建聚焦可调谐光声发射机的新策略。与现有的主流器件结构不同，创新性地将像光声转换层这样的夹层设计成固支边界的悬浮式弹性膜，利用集成气动执行器可对其进行变形。由于膜的偏转特性，可以得到曲率半径可变的凹球面轮廓。考虑到形状决定的声发射特性，在光声发射机中首次成功地演示了对声场轴向聚焦长度的连续调谐。此外，声信号的负压也得到了显著改善，特别是在焦点处，为应用带来了额外的优势。

在本研究工作中，聚二甲基硅氧烷( PDMS )已被用于制备用于生物医学应用的微通道。在基于物联网( IoT )的控制环境下，为了避免组织损伤，作者模拟并制备了生物可耐受、生物相容性和生物工程化的PDMS基静脉曲张微通道。利用MATLAB ( The Math-Works，Natick，MA，USA )和ANSYS ( ANSYS，Lahore大学，巴基斯坦)模拟了5个弯曲上升曲线微通道( 5CACMC )和5个弯曲下降曲线微通道( 5CDCMC )，并结合实际环境进行了实验验证。各通道总长1.6 cm。两通道直径均为400 µ m。在上升通道中，第一至第五曲线周期半径分别为2.5 mm、5 mm、7.5 mm、10 mm和2.5 mm。在下降通道中，第一和第二曲线周期半径分别为12.5 mm和10 mm。第三至第五周期半径分别为7.5 mm、5 mm和2.5 mm。对于5CACMC，在雷诺数为185时，模糊模拟的流量、速度和压降分别为19.7 µ Ls - 1、0.105 mm / s和1.18 Pa，ANSYS模拟的流量、速度和压降分别为19.3 µ Ls - 1、0.1543 mm / s和1.6 Pa，实验的流量、速度和压降分别为18.23 µ Ls - 1、0.1332 mm / s和1.5 Pa。

假设冰在构件表面的积聚往往造成现代工业的严重冲击或事故。应用防冰表面被认为是将危害降到最低的有效解决办法。然而，目前用于长期服役的防冰表面和涂层的耐久性仍然是一个很大的挑战。因此，开发新型耐久、抗冰性能优良的材料结构的确是必要的。以浸渍有PDMS的多孔泡沫镍骨架为填充材料，采用两步法制备了镍/聚二甲基硅氧烷( PDMS )两相层。在外力作用下，由于表面空洞较小以及冰与PDMS之间局部弹性模量的差异，微裂纹容易在冰/固体界面萌生，从而促进冰的断裂，导致冰的结合强度较低。水沙侵蚀后表面形貌和抗冰性几乎保持不变，表现出大幅度提高的机械耐久性。结合多孔Ni骨架的机械耐久性和PDMS基体的抗冰性的优点，Ni泡沫/ PDMS两相层在长时间服役下具有很好的防冰性能。

提出了一种集成聚合物基磁流体动力学( MHD )泵，该泵可在闭路装置中驱动盐水流体。MHD泵由于能够在不需要任何运动部件的情况下提供较高的推进力，因而对片上实验室应用具有吸引力。与其他MHD器件不同，钕铁硼-聚二甲基硅氧烷永磁复合基底中既包含激光诱导石墨烯( LIG )电极，也包含钕铁硼磁通源，显示了较高的集成度。研究了将LIG薄膜从聚酰亚胺转移到磁性复合基板上的效果。实现了集成磁流体动力泵的无扰流气泡运行。在所研究的情况下，泵的流量为28.1 µ L / min，功耗为~ 1 mW。

提出了一种集成聚合物基磁流体动力学( MHD )泵，该泵可在闭路装置中驱动盐水流体。MHD泵由于能够在不需要任何运动部件的情况下提供较高的推进力，因而对片上实验室应用具有吸引力。与其他MHD器件不同，钕铁硼-聚二甲基硅氧烷永磁复合基底中既包含激光诱导石墨烯( LIG )电极，也包含钕铁硼磁通源，显示了较高的集成度。研究了将LIG薄膜从聚酰亚胺转移到磁性复合基板上的效果。实现了集成磁流体动力泵的无扰流气泡运行。在所研究的情况下，泵的流量为28.1 µ L / min，功耗为~ 1 mW。