旋涂法制备独立式压敏纳米片

　　旋涂法制备独立式压敏纳米片
　　压敏涂料（PSP）作为一种用于流体力学的非侵入式压力测量技术而备受关注。该方法已用于风洞测试、旋转物体的表面压力测量、低密度气体流量测量、氧气浓度分布测量和微尺度气体流量测量。
　　图片来源：luchschenFShutterstock。com
　　可以通过检测PSP涂层中压敏染料发出的发光强度的变化来测量施加PSP涂层的表面上的压力分布。PSP涂层不能应用于不耐有机溶剂的塑料表面。因此，类似贴纸的PSP涂层是有用的，因为它不需要使用有机溶剂和高水平的技能。
　　近年来，有许多关于可穿戴传感器纳米片的制备方法和体外细胞研究的研究。一般来说，纳米片具有独特的性能，包括高透明度、高柔韧性、非共价粘附以及由于大尺寸纵横比而具有优异的电学和热学性能。高柔韧性和非共价附着力等特性也使它们适用于PSP。
　　本文讨论了使用牺牲层工艺制造独立式压敏纳米片（PSNS）。制造的PSNS可以从基板上剥离并附着到另一个表面。
　　在通过卷对卷工艺大规模生产之前，分析了通过旋涂方法制造的PSNF的基本特性。还研究了制造的PSNS的压力和温度敏感性、发光寿命和量子产率。
　　此处列出了可用压力传感器的完整列表。方法
　　制备了两种具有不同聚合物的PSNS：聚（1三甲基甲硅烷基丙炔）（PTMSP）和聚（L乳酸）（PLLA）。PTMSP被称为具有高透气性的玻璃状聚合物，通常用作PSP的粘合剂。然而，PTMSP不用于制造纳米片。
　　PLLA是用于通过旋涂法和卷对卷工艺制造纳米片的高分子材料之一，但不用作PSP的粘合剂。作为压敏染料，Pt（II）内消旋四（五氟苯基）卟啉（PtTFPP）用于两种PSNS样品。由于高压敏感性和光学稳定性，PtTFPP被广泛用作压敏染料。
　　图1显示了本研究中使用的PSNS制造工艺。
　　图1。基于使用旋涂法的牺牲层工艺的PSNS制造工艺示意图。（a）PVA溶液旋涂在硅片上。（b）PSNS旋涂在PVA薄膜上。（c）制作的PSNS和PVA薄膜。（d）将获得的薄膜浸入水中。（e）PVA薄膜溶解，获得独立的PSNS。（f）PSNS被转移到另一个基板。图片来源：松田等人，2021年。
　　图2显示了PLLAPSNS从硅晶片转移到另一个硅晶片的典型示例。这些图像是由iPhone8拍摄的。
　　图2。PLLAPSNS在硅片上转移的典型例子。（a）没有照明的PLLAPSNS图像。（b）带照明的PLLAPSNS图像。图片来源：松田等人，2021年。
　　使用校准室研究了制造的PSNS的压力和温度敏感性。PSNS样品放置在校准室中，其中的压力由压力控制器监测和控制。腔内温度由热敏电阻测量；还使用了Peltier装置和温度控制器。
　　压敏试验时，腔内压力控制在50110kPa范围内，温度保持在25。对于温度敏感性测试，腔内温度控制在20至45C范围内，压力保持在大气压。
　　PSNS由LED装置照明，其中心波长为395nm。CCD相机使用63030nm的带通滤波器捕获来自PSNS的发射。
　　绝对量子产率光谱仪测量了制造的PSNS的量子产率。寿命光谱仪测量了从PSNS样品发出的磷光的寿命。在寿命光谱仪中，寿命是通过用三重指数函数拟合数据来获得的。结果
　　压力敏感度和温度敏感度测试的结果分别显示在图3和图4中。误差棒表示样品试样上强度比的标准偏差。
　　图3。PTMSPPSNS和PLLAPSNS样品的SternVolmer图。图片来源：松田等人，2021年。
　　图4。PTMSPPSNS和PLLAPSNS样品的温度校准测试结果。图片来源：松田等人，2021年。
　　在大气压和24C的温度下测量了聚四氟乙烯和铝板上PTMSPPSNS和PTMSPPSNS的量子产率。
　　与量子效率相比，聚四氟乙烯和铝上的PSNS之间的寿命差异很小（在10以内）。图5显示了PTMSPPSNS和PLLAPSNS样品在大气压和24C温度下由寿命光谱仪测量的聚四氟乙烯板上PTMSPPSNS和PLLAPSNS样品的磷光衰减曲线。
　　图5。PTMSPPSNS和PLLAPSNS的磷光衰减曲线。图片来源：松田等人，2021年。结论
　　基于PTMSP和PLLA作为聚合物粘合剂制备了两种压敏纳米片（PSNS），分别称为PTMSPPSNS和PLLAPSNS。PtTFPP用作压敏染料。制备的PSNS可以通过溶解牺牲膜PVA从基板上剥离，并可以转移到另一个基板上。
　　虽然PTMSPPSNS和PLLAPSNS都是通过旋转涂布机以相同的转速制造的，但PTMSPPSNS和PLLAPSNS的厚度分别为22nm和91nm。这种厚度差异被认为是由于PTMSP和PLLA有机溶液之间的粘度造成的。
　　检查了两种PSNS的压力敏感性，发现PTMSPPSNS（0。59kPa）的压力敏感性高于PLLAPSNS（0。45kPa）。制造的PSNS的压力敏感性与传统PSP的相似。
　　PLLAPSNS的量子产率远高于PTMSPPSNS，并且PLLAPSNS的寿命比PTMSPPSNS长得多。这些结果表明PLLAPSNS中的氧猝灭被PLLA的低透氧性阻止。此外，验证了白色衬底提高了PSNS的量子产率。
　　本研究调查了PSNS的基本特性。未来，应针对微尺度流动应用研究PSNS的空间均匀性，并应分析为风洞测试应用提供更大PSNS的卷对卷制造方法。