聚苯胺-二氧化锰涂层的电化学合成及其对神经微电极界面性能的影响

提出了一种简易、低成本的方法进行神经微电极的性能改进,以改善神经电极/神经组织的界面特性.采用电化学方法合成导电聚合物聚苯胺PANI和PANI-MnO2复合涂层,对神经微电极位点进行表面修饰;对修饰电极的表面形貌与电学性能进行测试,对比分析了MnO2掺杂对PANI涂层的影响.结果表明:MnO2掺杂改善了PANI涂层的表面形貌;与PANI修饰电极相比,PANI-MnO2修饰电极界面通过的电荷量提高了近7倍,电学性能稳定性更好,在神经信号相关的1kHz频率处阻抗降低到原来的1/6,PANI-MnO2复合涂层能更好地提高电极的电学性能.     

基于ITO玻璃-PDMS复合式低电压电泳芯片的快速制备

提出了一种基于ITO玻璃-PDMS复合式低电压电泳芯片的快速制备新方法.该方法采用Protel软件绘制低电压电泳芯片沟道的形状,利用电路板加工技术加工沟道模具,并采用PDMS整体浇注方法制备芯片微沟道;采用光刻、湿法刻蚀等微加工技术方法对ITO导电玻璃进行加工,并制备出ITO阵列电极.最后经修饰、封装等工序得到基于ITO玻璃-PDMS复合式低电压电泳芯片.实验表明:采用该方法制备的ITO阵列电极线条清晰,沟道侧壁陡直、表面光滑.同时,采用该方法制备芯片周期短,不需要昂贵的制作设备.     

基于U型电极的铁电纳米纤维柔性能量收集器件制备研究

主要研究基于聚偏氟乙烯-三氟乙烯[P(VDF-TrFE)]铁电纳米纤维的柔性能量收集器件.通过利用MEMS加工技术和湿法刻蚀工艺在聚酰亚胺(PI)膜上制备多对U型交叉金电极,并且利用静电纺丝技术在U型电极对的表面收集排列有序的P(VDF-TrFE)纳米纤维,最后利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)整体封装制备成柔性能量回收器件.经过测试,能量回收器件拥有不错的电学输出性能,其输出电压可以达到0. 9 V,短路电流可以达到100 nA,展现了其在可穿戴应用和自供电器件方向的应用潜力.     

聚酰亚胺基柔性神经微电极的优化

对一种聚酰亚胺基柔性神经微电极进行了结构及制作工艺等方面的优化.针对动物视网膜的刺激,设计制作了具有固定通孔结构的柔性神经微电极.在制作工艺方面,使用空气等离子体表面处理以增强金属层的黏附性,降低了微电极的界面阻抗,增强了微电极稳定性,使之适于长期植入.优化后微电极的电极金属层牢固且具有较低的界面阻抗(43 kΩ),比处理前降低了25.4%,误差减小了约4/5,具有良好的实用性.     

神经元集群电信号探测用微电极阵列

介绍了一种用于神经元集群电信号探测的2 x2微电极阵列芯片.该芯片集成了4个直径为20 μm、中心间距为100μm的圆形微电极.4个电极点周围都布满地线作为参考电极,4个电极点与参考电极的间距分别为5,10,15和20μm.芯片版图设计及验证采用华大九天系统设计软件Zeni完成,并通过无锡CSMC公司的0.6 μm DMDP CMOS标准工艺实现,芯片面积为O.28mm x0.40mm.对芯片进行了在晶圆电学测试,采用频率为10 Hz～1MHz,幅度为50 mV的正弦信号作为输入信号,分别测试4个电极点的阻抗特性.测试结果表明,在10 kHz处4个电极点的等效阻抗模值在0.7～2.1 MΩ之间,达到了细胞外电信号测量的要求.在芯片表面进行了1-929细胞和胎鼠海马神经元培养实验,结果表明芯片经过表面生物相容性修饰后可用于细胞外电信号测量.     

一种以SU-8为流道材料的集成微流体

根据微流量传感器测热式原理,利用Comsol多物理场模拟仿真软件,对微流量传感器进行模拟仿真,分析了流量传感器的关键参数对其灵敏性的影响.在此基础上,设计了一种集成在微流体管道内的微流量传感器.以离子束刻蚀方法制作微电极,SU 8负光刻胶直接制作流道,将该负光刻胶与聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行键合封装.最后,对该微流量传感器进行了流速测试.     

银粉末微电极的CV和EIS研究

为了研究氧化还原过程中银电极的组成和结构的变化,将银粉制成粉末微电极.通过对银粉末微电极的循环伏安测试和电化学阻抗谱分析,得知反应过程中的银电极分为内、外两层.在不同的反应阶段,确定了内、外两层的组成和结构.     

硅纳米电极超低电压场致电离特性研究

用湿法化学刻蚀制备出具有直立结构的硅纳米线,其平均长度为20μm,平均直径100 nm.将该硅纳米线作为电容式电离结构的一维纳米电极,建立场致电离的测试系统,并在常温常压下测试出电离的全伏安特性,得出了一维纳米电极系统气体电离的规律.测试结果表明,利用湿法化学刻蚀制备的硅纳米线作为一维纳米电极,可以大大降低系统的击穿电压,原因在于它具有较高的场增强因子、小尺寸效应以及高的缺陷密度.     

柔性衬底MEMS技术制备脑电图干电极阵列研究

设计了一种新型的脑电图干电极,主要用于采集脑电信号以进行基于脑电图的警觉度分析,替代传统的湿电极.采用柔性衬底微电子机械系统(MEMS)加工技术,在柔性衬底上制备出具有化学稳定性与生物相容性的微针状干电极阵列.通过铜牺牲层实现干电极微针的悬臂梁结构,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)剥离层实现器件从玻璃基底的完全释放,并经平面电极的多层组装实现了立体电极阵列.实验中干电极以聚酰亚胺作为柔性衬底,其针端及导线部分材料为镍,针端部分表面镀金.采用Neuroscan的脑电信号采集放大器对干电极性能进行了测试,测得阻抗约为10 kΩ,其时域和频域信号与传统湿电极基本一致.所制备的干电极成品率高、尺寸小、屏蔽佳、装配简单、可靠性好、机械强度大,符合快速、无痛的脑电信号采集要求.     

基于环形金属贴片的全息阻抗调制表面的表面阻抗研究

基于环形金属贴片结构,提出了一种增大表面阻抗范围的方法.通过在环形金属贴片上刻蚀环,可以有效增大表面阻抗的变化范围,同时,利用HFSS仿真软件对带刻蚀环的环形金属贴片晶格单元进行了仿真计算.仿真结果表明,带刻蚀环的环形金属贴片晶格单元具有较宽的阻抗变化范围.     

电极类型对NiOOH循环伏安测试的影响

 制备了NiOOH的涂膏式电极和粉末微电极,并对两种电极进行了循环伏安测试.测试结果表明,粉末微电极出现了还原峰和氧化峰,而涂膏式电极只出现了还原峰,表明粉末微电极的电极可逆性优于涂膏式电极;对于粉末微电极,其氧化峰及还原峰的峰电位、峰电流最终均趋于稳定,说明所制备NiOOH较为稳定;而其ΔE值最小仅为0.131 V,小于涂膏式电极所测值,说明粉末微电极用于循环伏安测试效果更好,所制备NiOOH样品晶格结构较为稳定,具有较好的电极可逆性.对造成涂膏式电极和粉末微电极测试结果差异的原因进行了分析探讨.     

Fabrication of high aspect ratio microfiber arrays that mimic gecko foot hairs

In nature, geckos have developed complex adhesion structures capable of smart adhesion, which is the ability to cling to different smooth and rough surfaces, even ceilings, and detach at will. The hierarchical structure of gecko foot hairs consists of microscale setae, branches and nanoscale spatulae, which contributes to their strong adhesion on different surfaces. In this paper, we propose a simple and low-cost method for fabricating two-level high aspect ratio microfiber arrays that mimic gecko foot hairs. SU-8 photoresist was used and single-level SU-8 microfiber arrays were obtained by a thick film photolithography process. Single-level polydimethyl-siloxane (PDMS) microfiber arrays were also obtained by a micromolding process and the master template for this process was fabricated using inductively coupled plasma (ICP) technology. Using the silicon mold with deep-hole arrays as a substrate, an SU-8 layer with microhole arrays was added to it using thick film photolithography and it formed a double stack mold from which the two-level hierarchical PDMS microfiber arrays were replicated. Water contact angle tests showed that the two-level hierarchical structures are extremely hydrophobic (about 148.5° compared with the Tokay gecko’s 160°).     

硅胶基衬底表面高分辨复杂可延展电路的印刷制备

 柔性可延展电子因其能够适应非平面工作环境,将突破现有电子器件的应用范围,促进信息与人的融合,在智能穿戴电子、柔性显示、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。本文提出利用印刷结合真空抽滤方法实现硅胶基衬底表面高分辨复杂可延展电路的制备;研究了丝网印刷工艺实现微孔滤膜表面银纳米线（Ag NWs）图形化沉积的分辨率;讨论了Ag NWs线长、抽滤真空度等因素对沉积分辨率的影响,实现了Ag NWs图形化50 μm线径分辨率及间隔分辨率。本文还研究了硅胶基衬底表面微电极的电阻均一性及拉伸电阻稳定性,并结合电极表面微结构的变化详细讨论了屈曲褶皱结构的出现对微电极拉伸电阻的影响,实现了100 μm线宽微电极100%拉伸幅度下电阻增加仅为初始值的40%。最后,通过集成LED芯片演示了面料基底表面柔性可延展发光电路。本研究对于柔性可延展电路的制备提供了新的思路。     

聚四氨基铜钛菁修饰Pt微电极测定溶解氧的研究(英)

该文通过电化学聚合的方法制得了一种化学修饰铂盘 (直径为 2 0 0微米 )电极。采用循环伏安 ,差示脉冲伏安和差示脉冲安培研究了此修饰电极对氧的响应。实验表明 ,四氨基铜酞菁对氧有较好的催化作用。用此修饰电极采用差示脉冲安培法测定溶解氧灵敏度为 4 .8× 10 - 4A/mol/L ,检测限根据三倍信噪比计算得 1.8× 10 - 6 mol/L ,且响应时间少于 15秒。研究还发现 ,此修饰电极具有很好的稳定性和重现性。采用此修饰电极测定锅炉水中的溶解氧得到了满意的结果。     

微电极在 Ni(OH)_2 使用寿命测定中的应用

采用粉末微电极技术，通过循环伏安法对Ｎｉ（ＯＨ）２使用寿命的测定进行了研究．通过控制微电极孔穴深度，使电极过程不受液相扩散控制，从而提高了电极的充放电电流．在电极循环过程中，放电峰电流随着循环次数而变化，从而反映出电极的循环性能．在每次循环扫描过程中，充电深度达到７５％，能够满足常规检测的要求．对含Ｃｏ与不含Ｃｏ两种Ｎｉ（ＯＨ）２的检测结果说明，Ｃｏ有利于延长Ｎｉ（ＯＨ）２的寿命，这一点与已往的结论是相符的．应用这一技术，完成一次测试所需时间不到１０ｈ．这种方法对于研究Ｎｉ（ＯＨ）２掺杂元素对寿命的影响是非常快速而有效的．     

掺杂球形氢氧化镍电化学行为研究

采用循环伏安法研究了Ｎｉ（ＯＨ）２粉末微电极,认为Ｎｉ（ＯＨ）２微电极电化学过程是一个准可逆过程且电极反应在Ｎｉ（ＯＨ）２／ＮｉＯＯＨ之间进行．研究了在阳极过程中掺杂元素对Ｎｉ（ＯＨ）２质子扩散系数的影响,发现掺Ｃｏ后比纯Ｎｉ（ＯＨ）２的扩散系数提高近１倍,而掺Ｚｎ后则扩散系数有所降低．掺Ｃｏ和Ｚｎ后Ｎｉ（ＯＨ）２电极的析氧电位均比纯Ｎｉ（ＯＨ）２的析氧电位有所提高．     

适用于测量沉积物pH的金属氧化物微电极

用改进的高温熔融碳酸盐法制备了铱和钨氧化物pH微电极,表征了金属氧化物电极的各项性能.所制备电极对pH有较好的线性响应,斜率在40～60 mV/pH ,接近理想能斯特响应.实验表明,铱氧化物微电极在长时间工作稳定性方面优于钨氧化物微电极,90%响应时间为5 s.铱氧化物微电极受盐度和氧气浓度影响很小,且经Nafion修饰后不受沉积物间隙水中还原性S2-的影响.把铱氧化物微电极应用于测量厦门西海域和九龙江河口的沉积物pH垂直剖面,发现pH在沉积物有氧和无氧深度界面(4～5 mm)达到最小,20 mm以深趋于稳定,符合沉积物生物地球化学规律.     

超大比表面石油沥青基碳纤维微电极研究

作者研制了一种以石油沥青基碳纤维为电极材料的微电极,基于此种材料的特殊性能,经氧化处理后可获得较一般微电极为大的比表面积,因而其电流响应亦较一般微电极为大。且由于其表面在一定条件下可生成大量的碳氧基团,故其电极电位会随溶液ｐＨ值而线性变化,以至该电极亦可用作测量ｐＨ值的微电极。