Световой волновод PDMS с спиральным пиреном для визуализации датчика давления и локального порога

Предыстория исследования и конструкция материалов

Гибкие световые волноводы имеют потенциал для применения в программных роботах и персонализированной медицине для датчиков давления / деформации. Полидиметилсилоксан (PDMS) обеспечивает надежную платформу, но как одновременно повысить чувствительность и интегрировать индикаторы визуализации локальных порогов давления остается активным направлением исследований. В ходе исследования был подготовлен фотоволновод PDMS с пересечением спиридина (SP), предназначенный для достижения количественной чувствительности к низкому давлению и получения обратимой цветовой реакции при достижении локального порога напряжения / деформации.

Экспериментальное проектирование и ключевые характеристики

Исследование с использованием трехфакторной конструкции Box – Behnken, система отображает концентрацию SP, соотношение смеси PDMS и взаимодействие между условиями отверждения и четырьмя ключевыми свойствами: чувствительность к поперечному сжатию (до 100 кПа), модуль положительного сечения, скорость преломления (RI) и потери распространения. Метод поверхности отклика показывает, что соотношение смешивания в основном приводит к фотомеханической реакции, в то время как концентрация SP значительно влияет на скорость преломления и потери распространения. При более высоком поперечном сжатии (0,9 – 2,4 МПа) активация силовым обесцвечиванием (изомеризация SP в сторону цветка) напрямую связана с областью макросклероза, обеспечивая порог давления, эквивалентный синякам в тканях человека. Хотя ни один рецепт не может максимизировать чувствительность к низкому давлению и силовые обесцвечивающие свойства и минимизировать затухание света, исследование выявило выдающуюся комбинацию для конкретных сценариев применения. Эти результаты создают надежную основу на основе высокомолекулярной науки для рационального проектирования многофункциональных, динамически – химических оптических датчиков давления.

Значение для промышленности полимерных добавок

Исследование вводит спирулин в сеть PDMS в качестве функционального связующего компонента, демонстрируя потенциал вспомогательных конструкций в электронных и электрических материалах. Для инженерных пластмасс и огнестойких систем аналогичная функциональная идея может вдохновить интеграцию реактивных компонентов в гибкую сенсорную матрицу; Логика проектирования устойчивой к погоде и антиоксидантной системы также связана с методами, используемыми в исследовании для регулирования долгосрочных характеристик материала с помощью переменных формулы. В области кабелей и проводов, инкапсуляционных и герметизированных материалов эта совместная оптимизация чувствительности к сжатию, модулей и оптических потерь обеспечивает путь проектирования формулы для разработки электронных и электрических материалов, которые сочетают в себе сенсорные и индикативные функции. Исследование подчеркивает доминирующую роль соотношения смешивания и условий отверждения в оптических механических свойствах, а также предполагает, что процесс скрещивания и отверждения должен быть тщательно контролирован при обработке инженерных пластмасс, чтобы сбалансировать механические и функциональные характеристики.

Источник: Spiropyran‐Crosslinked PDMS Optical Waveguides for Pressure Sensing and Visual Cue of Localized Pressure Threshold， Обработано химикатами Herun.