静电纺丝法制备聚苯胺复合微纳米纤维力敏传感器以及血管模拟微流控芯片的设计和应用

来源 :青岛大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuanghaiyang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微纳米加工技术的进步促进了材料学、微型电子器件和生物学的发展。其中,静电纺丝技术是一种简易且适应范围广泛的制备微纳米纤维的方法。这种方法可以应用于制备各种微纳米纤维结构的无机、有机甚至是生物大分子材料,其纤维直径可从几微米到几十个纳米。由该方法制备的微纳米纤维材料在微纳米器件、生物组织工程和催化过滤等方面都拥有广泛的应用潜力。  我的第一部分工作就是应用这一技术,对导电聚苯胺微纳米纤维的制备及其在形变过程中电学性能进行了探索和研究。首先,我利用滚筒收集静电纺丝仪器制备了有序排列的绝缘高分子材料微纳米纤维。通过调节纺丝电压、针头与滚筒的距离、滚筒的转速可以制得不同材料、不同直径的有序纤维。用这种方法,我们分别制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)的有序纤维,并以这些有序纤维为导电聚苯胺生长的基底。然后,将制备好的有序纤维样品浸入樟脑磺酸掺杂的苯胺聚合反应液中。在室温下,通过原位聚合反应在绝缘纤维的表面会生成一层聚苯胺包裹层。从而形成以导电聚苯胺为外壳,绝缘材料为核心的有序同轴纤维。最后,我们对该材料的形貌和性能进行了测试和表征。相较于掺杂聚苯胺颗粒直接电纺的纤维,该材料具有更高的导电率和更好的形变性能。同时,在电学性能测试中这种材料的导电率会随曲率变化。基于这些材料特性,该材料可以用于力敏传感器的开发。我们的研究结果显示,这种力敏传感器将具有高弹性,高灵敏度,信号稳定可重复等显著优点。其在电子技术尤其是微电子技术如精确测量和高敏感机器人传感器的发展中具有巨大的应用前景。  相较于静电纺丝技术,平面光刻蚀技术虽然较为复杂、应用范围较窄,却可以实现在微纳米尺度上对材料或模板的精确加工。它是最早发展,也是目前应用最为广泛的微加工技术。微流控生物芯片的制备就普遍依赖于该项技术。微流控芯片在生物和医学研究上得到了广泛应用。利用微流控芯片技术建立重要器官、组织的体外模型,可以为体外研究提供更接近真实生理病理环境,从而为阐明复杂的生理病理过程提供实验基础。  我的第二部分工作就是基于这一技术,设计了一种应用于血管模拟的微流控芯片装置。该装置用于体外细胞实验,可以通过控制变换装置内的流体剪切力和机械拉伸力来实现对血管内各处的流体力学环境的模拟。同时,由于该装置由完全透明的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和玻璃组成且具有较薄的底面,可以在显微镜下实现装置内实验过程或细胞结构的动态实时观测。我应用这一装置模拟了肿瘤细胞血行转移的过程,探索了血管内特殊流体力学环境对肿瘤转移的影响,并在该体系中研究了肿瘤坏死因子-α(TNF-α)对肿瘤转移的影响,所得实验结果均可与已发表的体内实验和临床结果相对应。该装置可以为癌症转移和其他血管相关疾病的机理研究和药物筛选工作提供良好的体外实验平台。
其他文献
相对论重离子碰撞的主要物理目标是研究碰撞产生的极端高温高密物质的性质,相对于同能量的质子-质子碰撞,相对论重离子碰撞中粒子的产生既包含有末态的热核物质效应,也包含初态