本文采用胆甾相液晶诱导的方法制备手性多孔高分子薄膜, 通过将向列相液晶与不同种类有机溶剂按照不同比例混合后填充入薄膜中以探究具有一维周期性螺旋结构的薄膜对溶液的敏感性。结果表明, 基于聚合物网络的形状记忆效应和强大的界面锚定作用, 聚合物薄膜对溶液都有响应并呈现出选择性反射。由于液晶与溶剂不同配比混合溶液产生的平均折射率差异, 薄膜的反射带迁移可达140 nm。此外, 不同溶剂与液晶按照相同的比例混合填充后重构样品的反射带差异也较为明显。具体来说, 所选用的乙酸丁酯溶剂的折射率仅比乳酸丁酯溶剂的折射率小0.03, 但薄膜的反射带中心波长却相对红移约20 nm, 进一步的实验表征和分析表明, 这一现象归因于聚合物薄膜的溶胀度会随着溶剂与聚合物薄膜两者之间的溶度参数差值而改变, 即溶剂与聚合物的溶度参数越接近, 溶剂越容易扩散进入聚合物薄膜中, 并使其体积膨胀, 从而螺距产生更大的拉伸, 由此导致反射带发生相对红移。因此, 这种柔性反射膜是具有溶液敏感性的。

This paper presents a theoretical study of the utilization of the shift in the reflection peak of the thin dielectric film with embedded metal nanoparticles (NPs) towards humidity and vapor applications. The presence of the NPs in the film results in a complex effective index. Hence, the reflected light at the superstrate-film interface causes a phase shift when the index of the surrounding is changed. This alters the reflected spectrum of the formed Fabry-Perot, for both the reflection peak wavelength and intensity. Here, the dynamic range of the proposed sensor is optimized through the variation of the film thickness and nanoparticle metal type, as well as the volume fraction.

介绍了一种在大气压环境下产生超细Ar/O2等离子体射流的装置。为了降低等离子体射流的尺寸, 一种特制的玻璃微针被用于制作等离子体射流源。当施加在电极上的电压为4.0 kV时, 该装置能产生基本均匀和稳定等离子体射流, 且等离子体射流的线宽仅有几μm。此外, 探究了该超细等离子体射流选择性去除聚氯代对二甲苯薄膜的可能性。实验结果表明, 该超细Ar/O2等离子体射流能有效地选择性去除聚氯代对二甲苯薄膜, 去除速率可达2.4 μm/min。因此, 这种超细Ar/O2大气压等离子体射流有可能用于材料的超细加工。

提出了表面无序亚微米结构高雾度和高透光率扩散膜的制备方法。通过模板复制法, 基于硅锥模板和阳极氧化铝模板制备了具有表面无序亚微米结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚苯乙烯(PS)薄膜。结果表明, 表面无序亚微米结构可以显著增加薄膜的雾度。结构的形貌和尺寸对薄膜光扩散性能有重要影响, 其中利用锥径650 nm的硅锥模板得到的具有表面无序亚微米孔结构的PDMS薄膜的雾度达到92%, 透光率为90.9%, 有效散射系数为83.7%;同一模板制备的PS薄膜的雾度达到97.9%, 透光率为85%, 有效散射系数为83.2%;这二种微结构薄膜都可用作高效扩散膜。结果表明: 利用硅锥模板制备这种高效扩散膜, 工艺简单、成本低, 对聚合物材料没有选择性, 有望实现高性能扩散膜的大规模生产。

针对电活性聚合物(EAP)薄膜制造柔性智能器件的发展要求，分析了电活性聚合物薄膜的正/逆力-电特性及发电机理，采用静电诱导自组装技术在电活性聚合物表面制备了碳纳米管薄膜电极，然后构建了柔性传感器件。实验研究了EAP柔性器件的手指关节弯曲姿态及脚踏运动触觉的传感特性。扫描电子显微(SEM)形貌观察表明：碳纳米管薄膜呈网状结构且质地致密均匀。基于EAP柔性器件的手指弯曲姿态实验结果表明：在手指弯曲度为15~90°时，输出电压峰值为1.2~3.7 V，展示了输出电压峰值与手指弯曲度之间的高线性度，线性相关系数为0.9951。此外，采用EAP薄膜器件对踏步触觉进行了实验测试，其输出电压峰值在1 V左右，而且具有响应快、可重复性好等优势。本文的研究为电活性聚合物薄膜型电子皮肤及触觉传感器的发展提供了理论基础和实验依据。

针对短脉冲激光打靶用溅射防护聚合物薄膜做了初步研究。研究了氟化乙丙共聚物(FEP)、全氟烷氧基共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物三种厚度均为25 μm的聚合物薄膜的透过率,结果表明FEP薄膜在355 nm处光透过率达93%,有望用于激光打靶的溅射防护。进一步对FEP聚合物薄膜的波前畸变、激光损伤阈值进行了研究,结果表明80 mm的聚合物薄膜在632.8 nm处的透射波前畸变的峰谷值(PV值)为波长的1.006倍;在采用输出波长355 nm,脉冲宽度9.3 ns的Nd:YAG激光为照射光源波长处,薄膜零损伤概率时的最高激光能量密度为10.35 J/cm2, 100%损伤概率时的最低激光能量密度为11.48 J/cm2。

利用压电喷墨印刷技术沉积了PEDOT/PSS有机导电薄膜, 研究了退火温度和乙二醇掺杂对薄膜导电性能的影响。实验结果表明: 未退火和退火温度为120, 140, 160℃时, 薄膜表面平均粗糙度分别为8.15, 4.10, 3.36, 2.66 nm; 乙二醇掺杂使导电激活能由未掺杂时的0.096 eV减小为0.046 eV; 电导激活能减小表明PEDOT分子链从低电导率的卷曲构象向高电导率的伸展构象转变; 此外, 乙二醇掺杂促使PSS与PE-DOT/PSS分离, 使团聚的PEDOT/PSS颗粒变小从而分散更均匀, 降低了表面粗糙度。

在单晶硅片上，以旋涂(Spin-Coating)法制备了推-拉型偶氮染料掺杂高分子(PMMA)薄膜，其中二甲基胺基［N(CH3)2］作为推电子基团，羧基(COOH)作为拉电子基团。利用椭圆偏振光谱和吸收光谱，研究了薄膜的复折射率、复介电函数和吸收系数，分析了影响薄膜电子光谱的因素。结果表明，该薄膜在400～600 nm波长范围内，存在强而宽的吸收，并发现染料分子的聚集状态对其吸收光谱有较大的影响。