PDMS

随着人工智能、机器人和医疗服务的快速发展，具有可变模量和柔性可加工性的软聚合物已成为一种重要的战略材料。其中，聚二甲基硅氧烷( PDMS )基材料因其化学柔性和生物相容性被认为是一种很有前途的材料。PDMS基材料的实际应用总是涉及两种改性方法，即本体改性和表面功能化。前者主要针对PDMS较差的机械强度进行改善，后者则是为了满足智能结构领域的一些功能需求，如表面润湿性、防冻性、自清洁性和强附着力等。因此，PDMS基材料改性中的设计和制备工艺成为重要而有吸引力的研究热点。本文综述了近年来PDMS基材料的本体改性策略以及实现各种表面功能的功能化方法的研究进展。进一步提取材料性能与化学组成、微/纳米结构等结构因素之间的相关性，指导PDMS基材料的改性。并对开发表面功能化PDMS基材料面临的挑战和前景进行了介绍和总结。希望本综述有助于更好地理解PDMS基材料的改性技术，甚至为智能软材料的设计和制备激发一些新的思路。

本文报道了利用激光诱导石墨烯( LIG )转移到聚二甲基硅氧烷( PDMS )上制备溶液处理的SnO2基柔性ReRAM，当SET从0 V扫至4.5 V，RESET从0 V扫至-4.5 V时，所制备的ReRAM表现出无、自符合的双极性阻变特性。该器件工作为丝状ReRAM，其导电机理分析表明，空间电荷限制导电( SCLC )是该器件模拟电阻开关的主导机理。在可靠性分析中，进行了100个循环的耐力测试和1.8 × 103s的保持测试。通过显示重复弯曲200次至半径1 mm后仍能获得阻变特性，证明了所制备ReRAM器件的灵活性。我们的研究提出了一种溶液处理的柔性ReRAM的新制备工艺，并证明了其在柔性电子领域的潜在应用。

压电微机械超声换能器( PMUT )是一种很有前途的二维阵列器件，其基频足够小(约半波长)，可以形成和接收任意的声束用于医学成像。然而，迄今为止，PMUT阵列未能结合所需的宽频带、高频率实现高轴向分辨率。本文在PMUTs中引入了聚二甲基硅氧烷( PDMS )背衬结构，在保持亚波长( λ )螺距的同时提高了器件带宽。我们在一个16 × 8阵列上实现了这种背靠背，该阵列的俯仰角为75 µ m ( 3λ / 4 )，工作频率为15 MHz。加入背衬将近一倍的带宽提高到92 % ( -6dB )，对脉冲响应灵敏度影响不大。通过拓宽换能器带宽，这种后盾可能使利用PMUT超声阵列进行高分辨率三维成像成为可能。

压电微机械超声换能器( PMUT )是一种很有前途的二维阵列器件，其基频足够小(约半波长)，可以形成和接收任意的声束用于医学成像。然而，迄今为止，PMUT阵列未能结合所需的宽频带、高频率实现高轴向分辨率。本文在PMUTs中引入了聚二甲基硅氧烷( PDMS )背衬结构，在保持亚波长( λ )螺距的同时提高了器件带宽。我们在一个16 × 8阵列上实现了这种背靠背，该阵列的俯仰角为75 µ m ( 3λ / 4 )，工作频率为15 MHz。加入背衬将近一倍的带宽提高到92 % ( -6dB )，对脉冲响应灵敏度影响不大。通过拓宽换能器带宽，这种后盾可能使利用PMUT超声阵列进行高分辨率三维成像成为可能。

动态接触角的测定对于表征技术纤维和纺织品在不同科学技术领域的润湿性具有重要意义。对于沿纤维横截面形状均匀的平面和纤维，传统的动态接触角测量方法存在。然而，迄今为止，还没有一种适用于结构纤维的方法，特别是对于变截面的纺锤形结构纤维，本文介绍了一种测量聚二甲基硅氧烷( PDMS )纺锤形结构纤维动态接触角的新方法。该方法是将实验得到的结果(施加力的张力测量法)与提出的描述此类纤维的理论模型相结合的结果。通过比较PDMS作为主轴节和作为平板表面的动态接触角，表明了结果的可靠性和一致性。该方法可能为各种结构纤维更好的润湿性分析铺平了道路。它还可以测量宏观/微观结构纤维(特别是当它们不能作为平面接触时)与各种测试液体的局部退缩和前进接触角。

本工作中，我们对弹性体基底上沉积的Au / Ti薄膜，如聚二甲基硅氧烷( PDMS )与Kapton®上的样品进行了力学分析，沉积后的金属通过超短( 270飞秒)脉冲激光烧蚀进行了图形化。与先前演示的长脉冲激光图形相比，减少了对基板的热损伤，减少了热影响区。厚弹性体金属化过程中的一个主要问题是金属薄膜在金属化过程中形成皱纹并伴随脆性裂纹，恶化金属线的性能和可靠性。在聚酰亚胺上没有观察到这种开裂现象。用金属-弹性体系统的应力分析研究了裂纹的形成，假设当金属膜中的应力超过某一临界值时就会出现裂纹。提出了多层多材料叠层系统的一般力学模型和分析，并将其应用于PDMS上Au / Ti的特殊情况。利用该模型，已经考察了金属薄膜中应力发展的根本原因。采用Sylgard 184，Dow Corning PDMS制成的各种弹性体基底制备了一系列样品。在单体与交联剂质量比为1：2 ~ 1：19范围内，采用不同的单体/交联剂比例制备了一系列样品。利用薄膜应力分析，计算了不同层之间和层内的内应力。根据计算结果，可以估算金属薄膜中的比应力。利用这个值，我们可以选择合适的具体材料，不会超过它们的临界破坏应力。通过光学显微镜和扫描电子显微镜( SEM )二次电子( SE )图像的失效分析，验证了这一假设。我们在这里报告了力学分析预测与各种样品完整性之间的良好相关性。

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。

采用3步法对聚二甲基硅氧烷( PDMS )进行表面功能化。首先，采用微波Ar / O2等离子体处理对PDMS表面进行活化，本文对此进行了优化。其次，活化后的表面与巯基硅烷反应，最后对一个香兰素衍生物单体进行巯基-烯光聚合。采用生物基单体，目的是赋予PDMS表面抗菌防污性能。通过不同的分析手段，特别是X射线光电子能谱，成功地证明了接枝和光聚合

流体管道含有多种形式的能量，可以充分利用这些能量来实现管道的自供电检测。将一些危及管道运行的负能量，如破坏性水锤振动能量转化为电能，是一种较好的策略。报道了一种Ag互连增强的自恢复摩擦电纳米发电机，该发电机以具有自恢复聚二甲基硅氧烷( PDMS )结构的双电极能量收集器为基底，铜导电织物为电极。在PDMS衬底上添加Ag互连线，以提高电荷转移效率。该装置能够有效地将管道中流体的水害能量转化为电能。在12 L min - 1的水流量下，器件的输出电压和电流峰值分别达到3.9 V和0.38 µ A。0.2 s内转移的电荷量为24 nC。此外，单个器件可以形成能量收集阵列，以满足不同环境和性能的要求。这种自恢复摩擦电纳米发电机为从流体管道中获取能量以保护流体管道提供了新的策略和设计。

纳米流体二极管最近引起了人们的强烈关注。设计这些器件常用的材料是膜基短纳米孔和取向碳纳米管束。基于单个PDMS纳米通道的纳米流控二极管的开发是非常理想和非常具有挑战性的，它更容易被引入芯片上的集成电子系统。通过层层沉积带电聚电解质可以改变PDMS纳米通道的尺寸和表面性质，为基于PDMS纳米通道开发高性能纳米流控二极管提供了新的可能性。通过聚电解质表面修饰，控制单个PDMS纳米通道的表面电荷和尺寸，设计了一种新型的纳米流控二极管。采用聚苯醚( PB )和硫酸右旋糖酐( DS )减小PDMS纳米通道尺寸，以满足LBL离子门控的要求，并在纳米通道末端产生相反的表面电荷。对这种纳米流控二极管的参数进行了系统的研究，本工作研制的这种纳米流控二极管具有很高的有效电流整流性能。在PB / DS改性纳米通道中，其整流比可高达218，是迄今报道的最好的。这种整流比随着高压频率和离子浓度的增加而降低，而在较短的纳米通道中则增加。