碳纳米管聚二甲基硅氧烷光纤

1、碳纳米管-聚二甲基硅氧烷复合涂层光纤的全光学超声呈像Carbon-NanotubePDMS Composite Coatings on OpticalFibers for All-Optical Ultrasound Imaging背 景 碳纳米管聚合物复合涂层（ Polymer carbon nanotube composite coatings ）广泛运用 达到微米级厚度、材料使用效率存在问题 高分辨率（resolution）、高灵敏度（sensitivity） 高光学吸收率的涂层会随着厚度增加发生较大超声衰减（近 1dB /微米） 精确、均匀沉积制备这种微米厚度的材料 现有方法：旋涂(s

2、pin coating) 、化学气相沉积( chemical vapor deposition )、喷墨打印技术( Inkjet printing )(咖啡环效应)主要研究内容 1：在光纤前端面制备高光吸收率的微米级的多壁碳纳米管复合涂层 2：复合涂层的特性研究及呈像 3：实验结果的分析 4：结 论1：多壁碳纳米管复合涂层制备 复合涂层种类:集成多壁碳纳米管聚二甲基硅氧烷涂层（Integrated MWCNTPDMS Coating）、多壁碳纳米管二甲苯涂层（ MWCNT-xylene /PDMS Coating）、多壁碳纳米管凝胶涂层（MWCNT-gel/PDMS Coating ） （1）

3、：化学材料的合成 （2）：材料在光纤上的浸涂 （3）：材料的特性与功能测试（1）：化学材料的合成 油胺官能芘配位体合成多壁碳纳米管活化(MWCNT)MWCNT分散到甲苯溶液中MWCNT 分散到二甲苯溶液中多壁碳纳米管二基苯制剂多壁碳纳米管二甲苯制剂 +丙酮多壁碳纳米管凝胶制剂多壁碳纳米管二基苯制剂(1.3ml)+二甲苯(0.5ml)+聚二甲基硅氧烷(1g)MWCNT-PDMS 聚合物手动混合聚合物速固化按照2：1比例混合，超声处理，室温下静置利用两个溶剂系统帮助平衡相对流动，减少咖啡环涂层影响（2）：材料在光纤上的浸涂 多模态的光纤（阶跃折射、二氧化硅-芯/氧化硅-包层、芯/包层直径220微米

4、、机械剥离缓冲层） 光纤插入不同制剂，保持静止20秒 创建双层涂层；MWCNT-gel和MWCNT-xylene干燥1h 将光纤用二甲苯的PDMS溶液进行浸涂（1g PDMS：1.8ml 二甲苯） 在室温下24小时固化 PDMS增加了涂层的机械的稳定性（3）材料的特性与功能测试 测试材料涂层沉积的一致性 （玻璃显微镜盖） 盖子浸入涂层制剂中20s,取出（6cm / min）并空气干燥（1h） 盖子上的一半的涂层随后涂上PDMS的二甲基溶液（1g:1.8ml二甲苯），室温下固化材料表征和功能测试（扫描电子显微镜） 进行了超声波表征与呈像2 复合涂层的特性研究及呈像涂层涂层类类型型 集成集成MWC

5、NTPDMSMWCNTPDMSMWCNT-xyleneMWCNT-xylene涂层涂层MWCNT-gelMWCNT-gel 涂层涂层表面形状 均匀、 凸表面 （表面照射）不均匀、凹表面、 存在咖啡环效应表面与光纤照射都均匀，无咖啡环透射光谱 均匀(光吸收率94%)均匀(光吸收97%) 均匀(光吸收率97%)集成集成MWCNTPDMSMWCNTPDMSMWCNT-xyleneMWCNT-xylene涂层涂层MWCNT-gel MWCNT-gel 涂层涂层侧视扫描呈像涂层厚度：1微米；涂层厚度：20微米（2）超声性能与呈像 将光纤发射器与光纤超声接收器搭配，用于主动脉组织全光学脉冲回波超声呈像（空

6、间测量法）材料类型材料类型集成集成MWCNT-PDMSMWCNT-PDMSMWCNT-xyleneMWCNT-xylene涂层涂层MWCNT-gelMWCNT-gel 涂层涂层峰-峰压力振幅 0.91MPa0.68MPa1.36MPa效 率0.37 MPa/ mJ*cm-2 0.42 MPa/ mJ*cm-2 0.65 MPa/ mJ*cm-2- 6dB带宽26.2 MHz39.8 MHz29.2 MHz峰值频率20.9 MHz28.5 MHz19.4 MHz呈像结果：主动脉清晰可视,观察到组织形态的深度变化，并且可观察延伸穿过血管壁,包括清晰地描绘侧支的表面,实现了侧支的可视化并且成为了可见低回声区3：结果的分析 双层涂层实现亚微米厚，MWCNT的致密层(97%的吸收率) 碳纳米管的高效利用，可在低温低压下代替CVD，在各种平面基底制备出均匀，致密的薄膜 逆“马兰格尼”流再循环干燥液滴中的溶剂，重新分配颗粒到液滴中心，实现无咖啡环喷墨打印 表现出来高的分辨率和超声压力 在高