聚二甲基硅氧烷

采用独立的电池驱动机构，可以在不使用泵和电源等重型驱动元件的情况下制造典型的气动软微执行器。本研究制造了一种热空气操作的软式微波纹管执行器，并对执行器的独立运行进行了实验验证。热空气驱动是通过加热驱动器弹性体内部的密封腔来提高压力，从而导致弹性体的偏转。采用3D打印可溶模具技术，通过浇铸聚二甲基硅氧烷( PDMS )制备波纹管驱动器，以防止由于单层粘接而导致的传统软光刻所固有的泄漏。单独使用缠绕铜丝制造的加热器插入波纹管作动器的腔体内，共同构成热空气作动器。三维线圈加热器和波纹管允许在预定的方向上立即传热和自由移动，这对于传统的微加工是不可思议的。该驱动器的行程为2184 μ m，相当于本体的62 %，在0.55 V电压下的力为90.2 mN。该热空气驱动器采用碱性电池驱动，控制电路也实现了重复的独立运行。

通过纺丝工艺制备了高度多孔的聚醚酰亚胺( PEI )中空纤维膜。采用聚二甲基硅氧烷( PDMS )浸渍提拉法对膜进行改性，以增加表面疏水性。该膜用于扫气膜蒸馏( SGMD )工艺分离亚甲基蓝( MB )溶液。从FESEM检查，在膜结构中观察到具有大的指状空洞的开放结构。PEI- PDMS膜呈现较高的表面孔隙率，N2渗透率为15300 GPU，平均孔径为72 nm。超薄PDMS涂层的形成使表面疏水性得到改善，水接触角在104 º左右。此外，涂层使临界进水压力从250 kPa提高到400 kPa。当进料温度为60 ° C时，PEI和PEI - PDMS膜的纯水通量分别为26.2和22.5 kg / m2 h。在SGMD过程的5 d内，PEI和PEI - PDMS的渗透通量分别降低了42 %和19 %。PEI- PDMS膜表现出良好的防污性能，通量恢复率约为89.4 %。通过研究溶液中MB浓度随污垢因子的变化，证实了MB在膜外表面的吸附。改进后的PEI- PDMS膜表现出很高的渗透通量和防污性能，是延长膜蒸馏操作的有前途的参数。

设计、研究和开发新型和改进的智能多功能器件是未来十年先进功能材料议程的主要议题之一。可以被外界刺激触发的智能材料被FDA、EMA等监管机构看到，具有很高的创新治疗和改进药物传递系统的潜力。将磁性纳米结构引入到复杂体系中，可以产生多功能的器件，并且可以通过外加磁场进行时空调控。这些磁响应器件可以用于从诊断到治疗肿瘤等多种生物医学应用，并正在积极开发和测试用于癌症治疗。在此，我们从最简单的结构——单一纳米粒子出发，综述了肿瘤磁响应器件的发展。我们在对此类系统的设计和制作给出一些理论概念的同时，对其在临床实践中的应用进行了批判性的综述。自然而然，该综述发展到更复杂的结构，从一维磁响应系统发展到三维磁响应系统，显示出更高的复杂性和多功能性，因此对临床实践的兴趣更高。审查的结尾是癌症理论磁响应器件的设计和工程面临的主要挑战以及这一生物医学领域的未来趋势。

智能纺织设备在可穿戴式人体运动监测、医疗和个人热管理方面的潜在应用日益受到关注。MXene ( Ti3C2Tx )是一种性能优异的新型二维材料，在可穿戴电子领域得到了广泛的应用。然而，制备具有多功能可穿戴传感应用且能使MXene不被氧化的MXene基智能纺织品仍是一个挑战。这里，我们通过构建多重核壳结构，即在聚多巴胺( PDA )改性弹性纺织品上进行MXene装饰，然后用聚二甲基硅氧烷( PDMS )涂层，制备出防水透气的智能纺织品。MXene包裹纤维形成导电网络，PDMS不仅能保护MXene不被氧化，还能赋予纺织品超疏水性能和耐腐蚀性。该智能纺织品具有突出而持久的光热和电热转换性能。更重要的是，纺织电子表现出灵敏稳定的应变传感性能和温度传感能力，具有较高的热阻系数。显然，这种智能纺织设备在下一代全合一的可穿戴电子设备中具有很高的应用前景。

先前提出利用导电纳米粒子( conductive nanoparticles，NPs )局部放大细胞膜电场( electric field，EF )强度来增强细胞电穿孔。为了实现这一点，纳米颗粒与细胞膜之间的距离是必须的。这里，探索了利用电脉冲(电泳力)的作用来改善NPs与细胞表面接触的新方法。分析了两种电脉冲单独或联合应用对中国仓鼠DC - 3F细胞的影响。特别地，我们使用了100个 µs的持续时间脉冲，低强度毫秒脉冲以及两者的组合。最后，我们研究了利用表面包复的NPs ( PEG化)进行这种应用。我们的结果表明，电穿孔脉冲前电场的传递增加了NP在细胞膜周围的积累，提示NP通过电泳力推向细胞表面。这样可以减少细胞与NPs长时间孵育的需要，观察到导电NPs介导的电穿孔增强。因此，低强度毫秒脉冲可以用来增加聚集态或个体(即PEG化) NPs的积累，支持观察效应的电泳性质。

采用反相气相色谱法研究顶空固相微萃取( HS-SPME )采样过程中烃类在聚二甲基硅氧烷( PDMS )中的吸附和扩散。本研究采用6种烃类作为分子探针，2种不同平均分子量的非交联PDMS作为固定相。采用含有PDMS固定相的柱进行实验测量，得到烃类探针在60 ~ 90℃温度范围内的比保留体积、摩尔吸附焓、相互作用参数、扩散系数和扩散活化能，发现烃类在PDMS SPME纤维中吸附的主要驱动力是摩尔吸附焓，其大小取决于烃类的分子大小。随着碳氢化合物分子尺寸的增大，其摩尔吸附焓变负。相互作用参数和扩散系数表明，正庚烷和正辛烷均向PDMS基体中扩散并局域化形成团簇或聚集体，导致更多的负摩尔吸附熵。然而，由于n -壬烷和芳香族探针分子尺寸大，结构柔性差，导致其扩散能力有限。烃类吸附的摩尔焓与PDMS的平均分子量无关。然而，正如Wilcoxon  符号秩检验的结果所示，烃类的比保留体积、相互作用参数、扩散系数和扩散活化能取决于PDMS的分子量以及烃类的分子量和结构。

采用一种简单可控的发泡方法，制备了具有高抗压性和运动吸能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。

我们前期开发了钙钛矿/石墨烯太阳能电池，提高了电池的长期稳定性。本研究通过改变石墨烯层数，研究了层数对太阳能电池特性的影响，并进一步确定了最佳的石墨烯层数。研究表明，最外层钙钛矿层的损伤导致的界面复合以及石墨烯功函数变化导致的钙钛矿层的能带弯曲对电池的特性，尤其是短路电流有明显的影响。通过优化7层石墨烯钙钛矿层的形成条件，获得了高达9.4 %的转化效率。

本工作通过三维杂化氮化硼@银纳米线( BN @ AgNWs )填料热网络制备了高热导率的聚二甲基硅氧烷( PDMS )基复合材料，并对其热导率进行了研究。采用原位生长法制备了新型导热BN @ AgNWs杂化填料。不同浓度的银离子被还原，AgNWs结晶生长在BN片层表面。通过添加BN @ AgNWs杂化填料制备了PDMS基复合材料。采用SEM、XPS和XRD对BN @ AgNWs杂化填料的结构和形貌进行了表征。研究了不同银浓度PDMS基复合材料的导热性能。结果表明，填充20 vol % BN @ 15AgNWs杂化填料的PDMS基复合材料的热导率为0.914 W / ( m·K )，是纯PDMS的5.05倍，比填充BN的20 vol % PDMS基复合材料的热导率提高了23 %。基于混合填料结构提供了强化导热机理。本工作为热管理材料用高导热混合填料的设计和制备提供了新的途径。

本工作通过三维杂化氮化硼@银纳米线( BN @ AgNWs )填料热网络制备了高热导率的聚二甲基硅氧烷( PDMS )基复合材料，并对其热导率进行了研究。采用原位生长法制备了新型导热BN @ AgNWs杂化填料。不同浓度的银离子被还原，AgNWs结晶生长在BN片层表面。通过添加BN @ AgNWs杂化填料制备了PDMS基复合材料。采用SEM、XPS和XRD对BN @ AgNWs杂化填料的结构和形貌进行了表征。研究了不同银浓度PDMS基复合材料的导热性能。结果表明，填充20 vol % BN @ 15AgNWs杂化填料的PDMS基复合材料的热导率为0.914 W / ( m·K )，是纯PDMS的5.05倍，比填充BN的20 vol % PDMS基复合材料的热导率提高了23 %。基于混合填料结构提供了强化导热机理。本工作为热管理材料用高导热混合填料的设计和制备提供了新的途径。