弹性体

文摘利用橡胶弹性统计理论评价了碳纳米管增强聚二甲基硅氧烷( PDMS )弹性的内能和熵贡献。进行了应力-温度测量，并利用数据计算了内能对弹性应力的贡献。观察到碳纳米管增强PDMS弹性的能量增加、低熵贡献等有趣的方面。这可以与原始弹性体网络链的变形行为和纳米管缠结的定向重取向有关。虽然熵变与碳纳米管缠结的重新取向或定向偏好有关，但内部能量变化与碳纳米管的结构弯曲或拉伸有关。碳纳米管缠结的可逆变形补充了橡胶一样的弹性，本研究深入了解了增强弹性体的热弹性以及碳纳米管缠结在聚合物基体内部的弹性行为。

提出了超临界发泡法( SCF )制备超疏水聚二甲基硅氧烷( PDMS )表面。研究了发泡参数对泡沫结构、润湿性、力学性能和热性能的影响。本工作表明微结构对PDMS材料的超疏水性能起着重要作用。当细胞尺寸和细胞壁尺寸分别达到103.6和29.7 μ m时，微孔PDMS泡沫的水接触角( WCA )达到最大值158 °，空气约占接触面积的90.6 %。同时，超疏水PDMS材料的拉伸强度可达0.81   MPa，表明超疏水PDMS材料是有用的。此外，超疏水PDMS材料具有良好的热稳定性和绝热性能。而且该方法简单方便，可用于制备超疏水表面。

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。

聚二甲基硅氧烷( PDMS )具有使用方便、弹性好、光学透明、微加工成本低等优点，是用于芯片上器官设备和微生理系统的主要材料。然而，PDMS对小分子疏水分子的吸附以及PDMS负载器件的高通量制造能力有限，严重限制了这些系统在个性化医学、药物发现、体外药动学/药效学( PK / PD )建模以及细胞对药物反应研究中的应用。因此，相对年轻的片上器官设备和MPS领域正逐步开始为这些关键应用过渡到替代的非吸收材料。本综述审查了在开发由弹性体、水凝胶、热塑性聚合物和无机材料等替代材料组成的片上器官装置和MPS方面所采取的一些第一步。同时也提供了PDMS-交替器件走向何处以及基于PDMS替代材料的多功能器件发展中必须克服的障碍的展望。