PDMS

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。

目前的体外模型对于新发呼吸道疾病的研究和药物的快速重复使用具有很大的局限性。片上肺( LOAC )技术为这些问题提供了潜在的解决方案。然而，这些器件一般都是由具有小疏水分子吸收的聚二甲基硅氧烷( PDMS )制备的，阻碍了该技术在呼吸道疾病药物重排中的应用。离化学计量的巯基-烯( OSTE )是PDMS很有前途的替代材料类。因此，本研究旨在测试OSTE作为LOAC原型开发的替代材料，并与PDMS进行比较。我们测试了OSTE材料的透光性、小分子吸收、抑制酶促反应、膜微粒和荧光染料吸收。接下来，我们从PDMS和OSTE中微加工LOAC器件，用人脐静脉内皮细胞( HUVEC )和A549细胞株进行功能化，并进行免疫荧光分析。我们证明，与PDMS相比，OSTE对膜颗粒的吸收和对酶促反应的影响相似，小分子吸收明显降低，透光率降低。因此，OSTE光学特性显著损害了OSTE LOAC的免疫荧光。总而言之，OSTE是一种很有前途的LOAC材料，但在未来的LOAC光学问题应该得到解决，以从材料特性中获益。

目前的体外模型对于新发呼吸道疾病的研究和药物的快速重复使用具有很大的局限性。片上肺( LOAC )技术为这些问题提供了潜在的解决方案。然而，这些器件一般都是由具有小疏水分子吸收的聚二甲基硅氧烷( PDMS )制备的，阻碍了该技术在呼吸道疾病药物重排中的应用。离化学计量的巯基-烯( OSTE )是PDMS很有前途的替代材料类。因此，本研究旨在测试OSTE作为LOAC原型开发的替代材料，并与PDMS进行比较。我们测试了OSTE材料的透光性、小分子吸收、抑制酶促反应、膜微粒和荧光染料吸收。接下来，我们从PDMS和OSTE中微加工LOAC器件，用人脐静脉内皮细胞( HUVEC )和A549细胞株进行功能化，并进行免疫荧光分析。我们证明，与PDMS相比，OSTE对膜颗粒的吸收和对酶促反应的影响相似，小分子吸收明显降低，透光率降低。因此，OSTE光学特性显著损害了OSTE LOAC的免疫荧光。总而言之，OSTE是一种很有前途的LOAC材料，但在未来的LOAC光学问题应该得到解决，以从材料特性中获益。

在军事行动中，简易爆炸装置( IED )增加了爆炸性颅脑损伤( bTBI )的发生率，冲击波是在简易爆炸装置爆炸后产生的。这种冲击波通过大气传播，可能引起bTBI。因此，bTBI的研究受到了更多的关注，因为对这种损伤的机制还不完全清楚。为了更好地保护和治疗bTBI，必须进一步研究冲击波暴露引起的软材料(如大脑和大脑替代材料)变形。然而，软材料在受到来自冲击波暴露的高应变率作用下的动态力学行为仍然未知。因此，本文采用实验的方法研究了冲击波与生物材料聚二甲基硅氧烷( PDMS )无侧限脑替代物之间的相互作用，固化剂与基材的1：70比例决定了PDMS的刚度( Sylgard 184，Dow Corning Corporation )。拉伸的NACA2414 (上翼面)几何形状被用来类似猪脑的形状。应用数字图像相关( DIC )技术测量冲击波暴露后脑替代体表面的形变。用激波管制造冲击波，压力传感器测量大脑代孕体附近的压力。利用ANSYS Workbench对1：70翼型PDMS在应变速率为6×103s-1时的弹性模量进行了瞬态结构分析。由于冲击波的暴露，PDMS表面出现压缩和突起。在半环区发现负压，为突出原因。脑代孕体的振荡，由于冲击波的加载，被发现。振荡的频率不依赖于几何形状。本工作将为描述软材料因冲击波加载而产生的动力学行为的有限数据增添新的内容。

在军事行动中，简易爆炸装置( IED )增加了爆炸性颅脑损伤( bTBI )的发生率，冲击波是在简易爆炸装置爆炸后产生的。这种冲击波通过大气传播，可能引起bTBI。因此，bTBI的研究受到了更多的关注，因为对这种损伤的机制还不完全清楚。为了更好地保护和治疗bTBI，必须进一步研究冲击波暴露引起的软材料(如大脑和大脑替代材料)变形。然而，软材料在受到来自冲击波暴露的高应变率作用下的动态力学行为仍然未知。因此，本文采用实验的方法研究了冲击波与生物材料聚二甲基硅氧烷( PDMS )无侧限脑替代物之间的相互作用，固化剂与基材的1：70比例决定了PDMS的刚度( Sylgard 184，Dow Corning Corporation )。拉伸的NACA2414 (上翼面)几何形状被用来类似猪脑的形状。应用数字图像相关( DIC )技术测量冲击波暴露后脑替代体表面的形变。用激波管制造冲击波，压力传感器测量大脑代孕体附近的压力。利用ANSYS Workbench对1：70翼型PDMS进行了瞬态结构分析，在应变速率为6 × 103 s-1的条件下，预测了PDMS的弹性模量，发现由于冲击波的作用，PDMS表面发生了压缩和凸起。在半环区发现负压，为突出原因。脑代孕体的振荡，由于冲击波的加载，被发现。振荡的频率不依赖于几何形状。本工作将为描述软材料因冲击波加载而产生的动力学行为的有限数据增添新的内容。

辐射冷却( RC )由于是通过大气窗口向外层空间辐射热量的地面物体，同时保持零能耗，近年来受到越来越多的关注。它只在大气窗口( 8 ~ 13  μm )发射或吸收辐射，并在此波段外抑制。本文介绍了一种由氧化锆( ZrO2 )嵌入聚二甲基硅氧烷( PDMS )杂化ZrO2 / PDMS涂层组成的辐射冷却涂层。利用Mie散射理论结合蒙特卡罗射线追踪方法，评估了颗粒尺寸、体积分数和薄膜厚度对辐射冷却的影响。ZrO2 / PDMS涂层在895   W / m2的太阳光强度下具有10.9  ℃的表面温度降，远优于市售白漆( 4.4  ℃)，由于其在环境温度以上高效且易于制造，有望在节能建筑中大规模应用辐射冷却技术。

Parylene C修饰的聚二甲基硅氧烷( PDMS )基底如Parylene C沉积的PDMS和parylene C填充的PDMS已被开发用于具有机械和电稳定金属图案的软电子器件的微加工。在以往的研究中，我们采用氧等离子体刻蚀的方法，将聚丙烯腈C刻蚀到聚丙烯腈C沉积的PDMS表面，以最大限度地提高PDMS的柔软和拉伸性能。然而，随着刻蚀时间的增加，生成的聚对苯二甲酸C填充PDMS在薄膜金属图形化过程中出现微裂纹。为了准确分析这种裂解现象，本研究根据沉积的Parylene C的厚度，定量考察了parylene C在PDMS中的渗透深度，并根据刻蚀时间，分析了parylene C在表面以及与PDMS形成的界面区域的数量。观察到，即使在远离PDMS表面的Parylene C被刻蚀后，仍然残留在PDMS孔隙中。另外，我们证实了过度刻蚀只降低了PDMS表面的Parylene C的量，对PDMS孔隙内部的parylene C没有明显影响。从这些结果可以证实，制备聚对苯二甲酸C填充PDMS基底的最佳条件是在没有过刻蚀的情况下，仅从PDMS表面刻蚀聚对苯二甲酸C。聚二甲基硅氧烷( PDMS )填充聚对苯二甲酸丙烯酯( Parylene C )基片将使硅片大规模高产率地制造软生物电子器件，以各种应用。

聚二甲基硅氧烷( PDMS )材料由于具有较高的材料去除率和较高的表面质量，低温磨料射流加工( CAJM )技术的使用正迅速增加。然而，PDMS的材料特性如何影响其在低温条件下的加工性能仍是一个尚未解决的问题。首先，通过动态热机械分析和万能材料测试研究了PDMS材料的热力学和力学性能。结果表明，PDMS材料的脆化温度为126K。其次，对PDMS在CAJM过程中的冷却温度进行评价，表明加工区域已达到脆化状态。第三，研究了PDMS材料脆化对加工性能的影响。实验结果表明，PDMS材料在低温条件下表现出中角度的磨粒冲蚀增加，表现出半脆性磨损机制。此外，还对腐蚀表面的粗糙度进行了评价。结果表明，在相同的冲击角度下，粗糙度随气压的减小而减小，随着冲击角度的增大，粗糙度呈现先增大后减小的趋势。本工作表明PDMS材料的脆化和CAJM过程中的冲蚀响应行为是由于热-力学性能和材料去除机制共同作用的结果，为更好地理解CAJM技术提供了依据。

研究目的是提高聚合物/陶瓷基复合材料的机械耐久性和表面摩擦特性。通过改变聚二甲基硅氧烷( PDMS )中微尺寸GBs的加入量，在不同的重量比( PDMS∶GB )下制备PDMS /玻璃气泡( GB )复合试样。根据GBs的添加比例对PDMS / GB复合材料的表面、力学和摩擦学性能进行了评价。通过有限元分析模拟，比较了裸PDMS和不同GB密度PDMS / GB复合材料与钢球尖接触后内应力随压痕深度的变化。弹性模量与GB含量成正比，而摩擦系数一般随着GB含量的增加而减小。PDMS / GB复合材料中较小的GB用量导致了比裸PDMS更多的表面损伤，但当PDMS∶GB的比例大于100∶5时，磨损率得到了明显的降低。

基于自供电触头电气化的柔性NO2气体传感器在室温下已被一种简单、经济有效的能量产生方法所研究。将垂直表面修饰的聚二甲基硅氧烷( PDMS )接触到石墨烯或3D-石墨烯/ CNT网络后，结果机械能转化为电能。在相对湿度为40 ~ 45 %的环境中，石墨烯和3D-石墨烯/ CNT样品的峰峰开路电压分别在6.2   V和25.4   V左右。然后，一系列极低的NO2气体浓度在ppb级系统地控制了自供电传感器输出的产生电压。由于3D -石墨烯/ CNT与表面修饰的PMDS之间具有较大的面积接触、高效的摩擦电效应，自供电NO2气体传感器在高灵敏度、机械鲁棒性、稳定性和线性等方面表现出良好的性能。在10ppb NO2下，3D-石墨烯/ CNT的输出电压和传感器响应分别得到约23.1   V和9.1 %。还考察了湿度对传感器响应和制备传感器选择性的影响。因此，本文的工作激发了基于摩擦电纳米发电机的自供电系统在气敏领域的实用性和创新性。