聚二甲基硅氧烷

采用三步法合成了含有不同摩尔质量的聚二甲基硅氧烷( PDMS )和聚环氧乙烷( PEO )或聚环氧丙烷( PPO )的嵌段共聚物。利用核磁共振氢谱( 1H NMR )和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱( MALDI-ToF-MS )对功能均聚物嵌段和最终嵌段共聚物进行了表征。然后，这些聚合物被纳入与工业相关的溶剂型涂料配方。利用X射线光电子能谱( XPS )和角度分辨和深度剖面测量相结合的方法，得到了固化涂层前几纳米处嵌段共聚物的浓度剖面。这些两亲性分子被发现具有极高的表面活性，并且只在极少的浓度下观察到PDMS在涂层表面的高度富集。离析的程度对硅氧烷和聚醚嵌段的精确质量都很敏感，其中任一部位尺寸的增大都导致表面富集程度整体下降。PDMS- PPO被发现比PDMS- PEO更与涂层网络相容，这从前者的大幅度下表面富集得到佐证。通过表面张力和水接触角的测量，对液体和固化膜的表面性质进行了表征，证实了XPS所观察到的趋势。对涂层干燥过程中发生的复杂动态过程的表征，是有效调节特定涂层体系的关键。

本研究旨在提高电容压力传感器组成中采用多孔结构和锥形图案的传感器的灵敏度。本研究介绍了一种利用含聚二甲基硅氧烷( PDMS )的乳液和牺牲溶剂微波辐照制备多孔结构和锥形图案的简便快速的制备方法。通过这种方法，可以在几分钟内简单地制备出多孔PDMS介电层。在外压作用下，提高变形能力和提高介电常数，显著提高了灵敏度。研究了模式距离对传感器灵敏度的影响，当模式距离为600  μm时，传感器灵敏度可达5   kPa-1。此外，还通过有限元分析研究了长径比和纹样尖锐度的影响。最后，我们展示了使用传感器阵列和手指附着传感器的传感器的性能，它们显示出足够的性能，可用于适用于人造皮肤、手术机器人和压力监测系统等可穿戴设备。

聚合物膜对生物燃料的渗透汽化( PV )具有重要意义。PV绩效受几个复杂因素的影响，经验上的显著理解相当困难。此外，必须在PV之前指定膜在不同溶剂中的溶胀情况。应用分子动力学模拟协议，考察了交联PDMS膜在1 -丁醇、乙醇、丙酮和水中的溶胀、有机分子在PDMS稀水溶液中的溶解、通过这些溶胀膜的PV以及膜中客体分子的溶解速率。同时考察了水和有机分子在交联PDMS膜内吸附扩散过程中的团聚效应。预测交联PDMS对膜分离性能的影响、客体分子间的相互作用对溶胀度和扩散系数的影响均遵循实验趋势。预测的溶解扩散、不同凝聚形式水和醇分子通过交联膜的扩散选择性和均方位移与文献报道的实验结果相当吻合。此外，还考察了它们在溶剂与聚合物相互作用、空隙大小分布和温度等方面的可靠性。通过模拟对交联聚合物膜的溶胀、有机分子的溶解和扩散以及传质的理解等方面提供了微观层面的见解，高PV性能的新型膜具有参考价值。

本文采用简单可控的发泡方法制备了具有高抗压性和运动能量吸收效率的聚二甲基硅氧烷( PDMS )泡沫材料。热膨胀中空微球( TEHM )在PDMS基体中膨胀形成TEHM / PDMS泡沫体，表现出强化的力学性能，具有独特的软化行为和高吸能性能。考察了TEHM / PDMS泡沫在小、中、大应变下的压缩曲线，以评价其软化行为。具体而言，TEHM / PDMS ( 1∶2 )泡沫的压缩模量为10.2   MPa，压缩强度为0.8   MPa，而整齐的PDMS在10 %应变下的模量仅为4.3   MPa，强度为0.5   MPa。但经过70 %的大压缩后，模量从10.2  MPa下降到2.5  MPa，仅为初始值的25 %。此外，TEHM / PDMS ( 1：2 )泡沫材料具有较高的运动能量吸收效率，达到38.3 %，而纯PDMS在70 %应变时仅达到15.8 %。软化现象和高的运动能量吸收归因于TEHMs的逐步断裂。软化性能赋予泡沫良好的韧性，有效消耗冲击能量，为拓宽其在抗冲击损伤领域的应用提供了新视野。

糠醛是一种重要的精细化工平台化学品，具有广泛的应用和市场前景。然而，由于生物质水解产物中糠醛浓度较低，从稀水溶液中分离糠醛存在能耗大、难度大的问题。本文提出了一种高效节能的糠醛分离技术——基于乙烯基改性聚二甲基硅氧烷( PDMS )膜的渗透汽化法。为了考察乙烯基对PDMS膜渗透汽化性能的影响，采用Materials Studio分子动力学( MD )模拟，其中乙烯基表现出有益的影响。随后，利用乙烯基三乙氧基硅烷交联PDMS，制备了一系列不同乙烯基含量的乙烯基改性PDMS膜，该膜在65  ℃下对3.0  wt %糠醛水溶液的分离因子为49.1，糠醛通量为737.6   g   m-2 h-1，较原PDMS膜分别提高了20.5 %和37.2 %，符合MD模拟的预期。本工作证明了MD模拟和乙烯基改性在制备高分离性能的糠醛渗透汽化膜方面的潜力。

柔顺应变计是可穿戴应用的关键器件，如人体健康传感器系统、外骨骼或机器人等。除了传统的压阻材料，如放置在应变敏感微系统上的金属和掺杂半导体，一类具有奇异力学性能的软多孔材料，称为辅助材料，可以用于应变片，以提高其性能并增加功能。对于应变电子读出，它们的聚合物结构需要导电。本文介绍了一种基于聚合物纳米复合材料的辅助电极的制备工艺。在开孔聚氨酯( PU )辅助泡沫上制备了多壁碳纳米管/聚二甲基硅氧烷( MWCNT / PDMS )，并评估了其作为应变传感器电极的有效可用性。

柔顺应变计是可穿戴应用的关键器件，如人体健康传感器系统、外骨骼或机器人等。除了传统的压阻材料，如放置在应变敏感微系统上的金属和掺杂半导体，一类具有奇异力学性能的软多孔材料，称为辅助材料，可以用于应变片，以提高其性能并增加功能。对于应变电子读出，它们的聚合物结构需要导电。本文介绍了一种基于聚合物纳米复合材料的辅助电极的制备工艺。在开孔聚氨酯( PU )辅助泡沫上制备了多壁碳纳米管/聚二甲基硅氧烷( MWCNT / PDMS )，并评估了其作为应变传感器电极的有效可用性。

我们先前建立了一种自动液滴生成技术，在使用之前只需要PDMS微流控装置的空气疏散。虽然该技术的液滴生成速率最初是缓慢的( α ¼ 10液滴/ s )，但在我们最近的研究中，通过对原有装置结构的改造，大大提高了液滴生成速率( α ¼ 470液滴/ s )。这种改进是通过添加一个具有较大表面积的氨气体积比的脱气PDMS层来实现的，它充当了强大的真空发生器。但是，在器件中加入额外的PDMS层(与微流控PDMS层本身分离)需要五个不同的层进行可逆键合。在目前的研究中，我们旨在通过减少组成层的数量来简化器件结构，以增强这种微流控液滴发生器的可用性，同时保持其快速的生产速率。新装置由三层组成。这包括一个表面带有微流控通道的脱气PDMS平板和另一个表面上成千上万个真空生油微柱，这些微柱被PMMA层简单地夹。尽管简化了结构，但这种新装置以更快的速度产生单分散液滴(

在过去的几十年里，神经接口在揭示神经网络和帮助瘫痪患者方面发挥着至关重要的作用。随着顺应性和长寿命成为神经接口的关键问题，柔性材料越来越多地参与此类器件的开发。然而，由于聚二甲基硅氧烷( PDMS )与硅微加工技术的不相容性，金属与PDMS之间的热膨胀系数不同，使得PDMS器件的发展受到了困扰。这里，采用中间的Parylene A C层，通过单一的Awafer加工，开发了PDMSA基电极阵列，该电极阵列制作稳定、简单，易于微型化和与其他元件集成。研制的电极阵列可通过小鼠体内实验检测视觉诱发电位( VEPs )。共形接触和高空间分辨率是通过检测所有16个通道的有区别的VEP来实现的。为考察电极尺寸对信号质量的影响，采用了3种不同直径的20 ~ 120°µ m，导致电极尺寸与信号质量之间没有明确的相关性。所研制的器件显示了PDMSHA基生物电子学在各种应用中的潜力，其灵活性和符合性以及器件的鲁棒性都是需要的。

搅拌棒吸附萃取( SBSE )是一种常用的无溶剂样品制备方法，广泛应用于多种非极性溶质的取样和预富集。一种典型的SBSE搅拌棒由聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜组成，涂复在带有磁芯的玻璃夹套上。取样通过直接浸泡或将搅拌棒暴露在样品的顶空进行。迄今为止，大多数已报道的SBSE器件都采用PDMS作为吸附剂，并有少量可替代的商用SBSE涂层(如聚乙二醇和聚丙烯酸酯)，这限制了SBSE对更多极性和亲水性溶质的适用性。对更多选择性萃取的兴趣是最近开发新型SBSE涂层的推动力，特别是那些对更多极性溶质具有选择性的涂层。近十几年来，利用不同的制备方法，包括表面黏附、分子印迹、溶胶凝胶技术、固载体和溶剂交换等，大量新型SBSE涂层被引入。为此，人们使用了一系列纳米和微碳基材料、功能聚合物、金属有机骨架( MOFs )和无机纳米粒子。其中一些SBSE涂层表现出更高的热稳定性和化学稳定性，并具有更宽的选择性。本审查旨在总结过去六年报告的这些重大发展，特别注意新材料和选择性，以扩大SBSE的潜在应用。