聚二甲基硅氧烷

与使用化学合成材料相比，基于纳米结构的结构着色是可以防止环境污染的替代品之一。这种技术对于各种应用，包括显示器和传感器，都引起了相当大的关注。本研究利用电流体动力学( EHD )设备，形成了基于球形二氧化硅的光子晶体结构，提供结构颜色，这一印刷电子系统吸引了相当大的兴趣。EHD喷墨打印设备可以利用喷头与基片之间施加的电压来打印微纳米结构。制备了用于EHD设备的硅基油墨样品。利用所制备的样品，设定了适合EHD喷墨打印的打印参数。将球形二氧化硅印刷在聚酰亚胺( PI )薄膜层上。EHD喷墨打印过程中排出的球形二氧化硅纳米粒子没有被EHD工艺变形。通过EHD打印在聚二甲基硅氧烷( PDMS )层上，在PI膜上复盖PDMS层，形成光子晶体结构。在PDMS层上形成的具有弹性和柔韧性的球形二氧化硅基光子晶体结构随着弯曲载荷的变化呈现颜色变化。

柔性压力传感器的开发对于未来可穿戴电子设备的改进至关重要，可穿戴电子设备设计的检测动态人体运动。本研究将聚二甲基硅氧烷( PDMS )与离子液体( IL )结合使用，得到了一种新型的压力传感器，其力敏特性得到显著改善。在弹性体中采用高电导率IL作为增敏组分，考察IL用量对弹性体压敏性能的影响。每百份橡胶(份) IL用量为70份的弹性体具有优异的压力传感性能。这种新型压力传感器在0 ~ 10 k Pa的大压力区域表现出较高的线性灵敏度( 0.037 k Pa-1 )。响应和恢复时间分别为8和11 ms，比之前报道的要短得多。此外，压力传感器可以在0 ~ 50 k Pa的压力范围内通过稳定的传感信号区分不同的压力。新型压力传感器的优良性能在健康监测、软机器人学等各个领域具有应用潜力。

前期的研究表明，利用电子束辐照技术将聚N -异丙基丙烯酰胺( PIPAAm )凝胶接枝到聚二甲基硅氧烷( PDMS ) ( PI- PDMS )表面，得到了接枝密度较大的聚N -异丙基丙烯酰胺( PIPAAm )凝胶( Lar-PI- PDMS )。然而，PIPAAm接枝密度对PI - PDMS表面性质及其稳定性的影响尚不清楚。采用接触角测量和细胞贴附/脱落实验研究了PIPAAm接枝密度较低的PI- PDMS ( Low-PI- PDMS )表面在拉伸状态(拉伸比= 20 % )和未拉伸状态下的性能，并与Lar-PI- PDMS进行了比较。未拉伸的Low-PI- PDMS和Lar-PI- PDMS表面的长期接触角测量( 61天)表明，接枝PIPAAm凝胶的交联结构抑制了基底PDMS表面的疏水恢复。细胞黏附实验表明，尽管吸附纤维连接蛋白( FN )的量较大，但拉伸的Low-PI- PDMS表面比未拉伸的Low-PI- PDMS表面的细胞黏附量更少，细胞黏附量更低可能是由于吸附纤维连接蛋白变性所致，这是由拉伸的Low-PI- PDMS表面的强疏水性所致。细胞脱离实验表明，与单一刺激、低温处理或机械收缩应力相比，拉伸的Low-PI- PDMS表面施加双重刺激、低温处理和机械收缩应力均促进细胞脱离。这些结果表明，PIPAAm凝胶接枝PDMS表面化学稳定，不发生疏水回收。

如今，聚二甲基硅氧烷( PDMS )广泛应用于医疗和工业应用。在PDMS中通常采用光刻工艺来制造微通道，这种工艺遇到了制造时间和成本较高等几个限制。本研究首次通过电化学放电加工( ECDM )，考察了工具特性(距离、几何尺寸和直径)和电解液性质(温度和类型)对PDMS上创建的微通道表面质量、表面粗糙度和尺寸精度的影响。该结果说明了ECDM在光刻形成质量相近的沟道方面的能力。此外，已有研究表明，增加刀具/工件距离会导致表面粗糙度增加，同时由于颗粒行程较长，与工件表面碰撞后的能量增加，导致沟槽表面质量变差。结果表明，将上述距离从20 μ m增加到150 μ m后，表面粗糙度增加了356 %。此外，通过使用凹槽工具而不是简单工具，将在工具附近形成较厚的气膜，从而强化杂散火花，从而增加材料去除面积。进一步，电解液温度从25  ℃升高到65  ℃，表面粗糙度从0.109增加到0.140  μm。此外，减小20 %，表面粗糙度和微通道宽度分别减小33 %和3 %。

前期的研究表明，利用电子束辐照技术将聚N -异丙基丙烯酰胺( PIPAAm )凝胶接枝到聚二甲基硅氧烷( PDMS ) ( PI- PDMS )表面，得到了接枝密度较大的聚N -异丙基丙烯酰胺( PIPAAm )凝胶( Lar-PI- PDMS )。然而，PIPAAm接枝密度对PI - PDMS表面性质及其稳定性的影响尚不清楚。采用接触角测量和细胞贴附/脱落实验研究了PIPAAm接枝密度较低的PI- PDMS ( Low-PI- PDMS )表面在拉伸状态(拉伸比= 20 % )和未拉伸状态下的性能，并与Lar-PI- PDMS进行了比较。未拉伸的Low-PI- PDMS和Lar-PI- PDMS表面的长期接触角测量( 61天)表明，接枝PIPAAm凝胶的交联结构抑制了基底PDMS表面的疏水恢复。细胞黏附实验表明，尽管吸附纤维连接蛋白( FN )的量较大，但拉伸的Low-PI- PDMS表面比未拉伸的Low-PI- PDMS表面的细胞黏附量更少，细胞黏附量更低可能是由于吸附纤维连接蛋白变性所致，这是由拉伸的Low-PI- PDMS表面的强疏水性所致。细胞脱离实验表明，与单一刺激、低温处理或机械收缩应力相比，拉伸的Low-PI- PDMS表面施加双重刺激、低温处理和机械收缩应力均促进细胞脱离。这些结果表明，PIPAAm凝胶接枝PDMS表面化学稳定，不发生疏水回收。

将烯丙氧基甲醚( AEM )接枝到聚甲基氢硅氧烷( PMHS )上，制备了一种新型反应性相容剂( PMHS-g-AEM )，其结构经1H NMR和FTIR表征。同时，通过Molau实验、光学显微镜、原子力显微镜( AFM )、力学性能和动态力学分析( DMA )等方法，研究了PMHS - g - AEM对两种组分：非极性聚二甲基硅氧烷( PDMS )、极性醚/酯型乙烯基封端聚氨酯( E / SVTPU )的增容作用。在这种情况下，未固化的Vi PDMS Vi / PMHS / EVTPU和Vi PDMS Vi / PMHS / SVTPU共混物的液滴尺寸分别从6.55和10.4 μ m减小到3.76和4.12 μ m，相分离程度降低，界面相互作用增强，拉伸强度和玻璃化转变温度提高。以上结果都表明PMHS-g-AEM具有良好的增容作用。

在聚合物复合材料中引入三维( 3D )导电网络是获得可取的电磁干扰( EMI )屏蔽能力以满足下一代移动电子器件要求的一种极具潜力的途径。然而，要实现三维导电骨架微结构的合理设计，简单而规模化的生产仍然具有挑战性。在此，我们报道了一种简单的发泡方法来构建气泡模板的三维石墨烯网络，使得聚二甲基硅氧烷( PDMS )橡胶复合材料在厚度为2   mm时具有~ 86   dB的优异的EMI屏蔽效能。优越的EMI屏蔽性能归功于丰富的封闭孔隙结构，能够反射和吸收电磁波和高电导率的互连三维石墨烯网络。同时，由于填料负载量仅为18.1   wt %，所得复合材料的密度仅为1.1   g / cm3，比EMI SE值相近的商用产品低约200 %。此外，该复合材料还具有高达3   W / ( m · K )以上的热导率，有望在航空航天、通信和移动电子设备中应用EMI屏蔽和高效的热管理。

由于人体和组织在日常活动中不断受到不同的机械应力，近来利用物理刺激进行细胞培养一直是研究热点。然而，动态拉伸培养系统在不同表面接枝亲水性层上对细胞粘附和增殖的协同作用的研究尚不多见。本研究假设动态培养下MG-63细胞的黏附和增殖会受到表面化学的影响。PDMS细胞培养基质表面接枝5种常用生物相容性材料，即海藻酸盐、Ⅰ型胶原、纤维连接蛋白、聚l-赖氨酸、层粘连蛋白。结果表明，在静态和动态培养条件下，表面电荷和表面亲水性与MG - 63细胞的黏附和增殖均无明显相关性。Ⅰ型胶原接枝PDMS基底结合适当的物理刺激后，MG - 63细胞表现出良好的增殖和成骨细胞相关蛋白的表达，这可能与表面接枝层对细胞外环境的适应有关。而且，超声清洗后表面接枝Ⅰ型胶原层保持稳定。因此，将动态培养体系与适当的修饰层结合起来，可以为临床选择合适的生物材料以及未来的组织/细胞培养应用提供帮助。

聚二甲基硅氧烷( PDMS )弹性体是目前研究最多、最具开拓性的3D打印材料之一。但由于PDMS的热固本征特性，粉末基3D打印仍然是一大挑战。这里我们基于一种新型的含有受阻吡唑脲动态键的PDMS共价适配网络( CANs )，实现了PDMS弹性体的粉基选择性激光烧结( SLS ) 3D打印。通过小分子模型实验、密度泛函理论计算，以及应力松弛分析，证实了受阻吡唑脲键的动态化学机理。在吡唑环中发现了供电子的大空间位阻取代基，有效地促进了吡唑脲键的动力学性质。PDMS CANs表现出优异的自愈和再加工性能。进一步，采用低温研磨法制备千克级PDMS粉体，并对粉体形貌进行优化，用于SLS 3D打印。基于个性化足部压力分布数据设计了一种结构复杂的PDMS鞋垫，并对鞋垫的足部矫形和自愈功能进行了演示。

在有机表面选择性金属蒸镀是一个有趣的现象，它适用于制备各种电子和光子器件基于真空蒸镀而无需阴影掩膜的精细金属图案。然而，对于一般应用于电子领域的Au、Ag、Cu等贵金属，光致变色二芳基乙烯选择性金属气相沉积并没有成功。本文报道了贵金属蒸气在光固化聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜上的沉积调制。在紫外光固化PDMS上真空沉积Au、Ag或Cu时，Au和Cu在表面甚至在未固化膜上都形成了一层薄膜。然而，未固化膜中的Ag被解吸，少量蒸发的Ag原子被吸收到膜中。这种金属物种对金属-沉积/解吸倾向的依赖性与金属物种的本征蒸汽压有关，蒸汽压高的金属倾向于解吸。有少量Ag沉积的未固化膜用正己烷冲洗后很容易取出，只剩下固化膜上的Ag。利用这一原理，用光掩模在紫外光照射下形成固化图案，利用无掩膜的Ag沉积制备了各种Ag膜图案。此外，我们通过紫外激光扫描和无掩膜Ag-汽相沉积成功制备了宽度为数微米的精细Ag图形。这种方法将适用于各种电子设备的电极/接线。