一种AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种AgNWs‑PDMS复合柔性导电光纤微透镜及其制备方法。该方法包括：将PDMS前躯体溶液吸入套管内，固化，取出，将PDMS纤芯的尾端切成平整的端面，将PDMS纤芯浸没在PDMS溶液，取出后，同心旋转，固化，得到微透镜；将PDMS光纤有微透镜的一端涂覆紫外固化胶粘在石英光纤上；将PDMS光纤微透镜浸没PDMS前躯体溶液，取出，同心旋转后加热，取出浸没AgNWs异丙醇溶液，制备AgNWs导电层；将微透镜浸没PDMS溶液，取出，同心旋转，固化，制备绝缘层；将微透镜浸泡乙醇，剥除紫外固化胶暴露导电层及微透镜。本发明专利技术提供的微透镜导电性能及导光性能良好，光纤尾端的微透镜具有聚焦功能。

【技术实现步骤摘要】
一种AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜及其制备方法
本专利技术涉及医疗领域，特别涉及了一种AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜及其制备方法。
技术介绍
生物的神经元活动信号可以通过电生理记录和光成像的方式进行监测，同时神经元的活动亦可以通过电刺激和光学遗传的方式进行调控。用于电生理记录和电刺激的传统电极多为金属电极，如Ag/AgCl电极，用于光学遗传和光学成像的植入式光纤多为石英光纤及石英光纤微透镜，这些材料杨氏模量比生物组织的高出七到八个数量级，生物相容性较差，植入生物体后往往会引起较强烈的异物反应，不利于长期神经元活动的研究。目前有采用塑料光纤涂覆AgNWs制备的柔性导电光纤，用于光学遗传及电生理记录，相较于传统的石英光纤及金属电极具有更高的柔韧性和生物相容性，但相对于生物组织的杨氏模量仍高出五到六个数量级(Lu,C.；Park,S.；Richner,T.J.；Derry,A.；Brown,I.；Hou,C.；Rao,S.；Kang,J.；Mortiz,C.T.；Fink,Y.；etal.Flexibleandstretchablenanowire-coatedfibersforoptoelectronicprobingofspinalcordcircuits.Sci.Adv.2017,3,e1600955)。聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)的杨氏模量接近生物组织，具有较高的生物相容性，且对可见到红外波段的光具有较高的透过率，是作为光学遗传及光成像用的光纤材料的绝佳选择。目前已有用PDMS及导电水凝胶复合制备的导电光纤，但导电水凝胶的电阻率较高且制备的PDMS光纤不具备完整的芯-包的光纤波导结构，其导电及导光性能较差(ZhaoY,WangK,LiS,etal.Polydimethylsiloxane(PDMS)-BasedFlexibleOpticalElectrodeswithConductiveCompositeHydrogelsIntegratedProbeforOptogenetics[J].JournalofBiomedicalNanotechnology,2018,14(6):1099-1106)。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种AgNW-PDMS复合柔性导电光纤微透镜及其制备方法。本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。本专利技术提供了一种AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜的结构设计，其结构(双电极)参照图2所示。本专利技术提供的微透镜是一种可以在神经科学领域中，用于电生理记录、电刺激、光学遗传、光学成像等多方面的多功能的柔性导电微透镜光纤。本专利技术提供的一种AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜的制备方法，包括如下步骤：(1)将PDMS前躯体溶液吸入套管内，加热烘干进行固化处理，取出，得到PDMS纤芯；(2)将步骤(1)所述PDMS纤芯的尾端切除形成平整的端面，洗涤，然后将PDMS纤芯浸没在PDMS前驱体溶液中，取出后，同心旋转，加热烘干进行固化处理，得到PDMS柔性光纤微透镜；(3)将步骤(2)所述PDMS柔性光纤微透镜的一端涂覆紫外固化胶并粘在石英光纤上，然后进行紫外固化处理，得到紫外固化胶包裹微透镜的光纤微透镜；(4)将步骤(3)所述紫外固化胶包裹微透镜的光纤微透镜浸泡在PDMS前驱体溶液中，取出后，同心旋转，加热烘干进行固化处理，浸泡在AgNWs的异丙醇溶液中取出，挥发异丙醇使AgNWs沉积在微透镜上，制备AgNWs导电层，得到AgNWs-PDMS复合导电光纤微透镜；(5)将步骤(4)所述AgNWs-PDMS复合导电光纤微透镜浸泡在PDMS前驱体溶液中，取出，同心旋转后放入烘箱进行固化处理，得到含绝缘层的AgNWs-PDMS复合导电光纤微透镜，重复步骤(4)和步骤(5)可制备多个导电层；(6)将步骤(5)所述含绝缘层的AgNWs-PDMS复合导电光纤微透镜浸泡在无水乙醇中，软化固化胶并将其剥除暴露导电层及微透镜，得到所述AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜。本专利技术提供的制备方法中，可通过重复步骤(4)和步骤(5)可制备多个导电层。进一步地，步骤(1)所述PDMS前躯体溶液的制备，包括：将聚二甲基硅氧烷单体与固化剂混合均匀，然后真空除去气泡，得到所述PDMS前躯体溶液；所述聚二甲基硅氧烷单体与固化剂的质量比为2.5:1-10:1。优选地，步骤(1)所述PDMS前躯体溶液的制备，包括：将聚二甲基硅氧烷单体与固化剂混合均匀，然后真空除去气泡，得到所述PDMS前躯体溶液；所述聚二甲基硅氧烷单体与固化剂的质量比为5:1。进一步地，步骤(2)、步骤(4)及步骤(6)所述PDMS前躯体溶液的制备，包括：将聚二甲基硅氧烷单体与固化剂混合均匀，然后真空除去气泡，得到所述PDMS前躯体溶液；所述聚二甲基硅氧烷单体与固化剂的质量比为15:1-30:1。优选地，步骤(2)、步骤(4)及步骤(6)所述PDMS前躯体溶液的制备，包括：将聚二甲基硅氧烷单体与固化剂混合均匀，然后真空除去气泡，得到所述PDMS前躯体溶液；所述聚二甲基硅氧烷单体与固化剂的质量比为20:1。进一步地，步骤(1)所述套管的管径为50-400μm，套管的长度为5-15cm；步骤(2)、步骤(4)及步骤(5)所述同心旋转的时间为1-6min；步骤(2)、步骤(4)及步骤(5)所述同心旋转的速率为3000-4000rpm。优选地，步骤(1)所述套管的管径为300μm，套管的长度为5cm。制得的PDMS纤芯的直径为300μm，长度为5cm。步骤(1)中，采用PDMS前躯体溶液吸入套管的方法制备PDMS纤芯。若想外接商用的石英光纤，可在步骤1)中，放入烘箱固化前，往套管插入商用的石英光纤，也可在导电光纤制备完成后插入陶瓷插芯进行连接。优选地，步骤2)所述同心旋转的旋转速度及旋转时间根据纤芯尺寸不同而改变，具体参数如下表1所示。表1纤芯横截面直径(μm)100200300旋转速度(rpm)400030003000旋转时间(min)661优选的，步骤4)、6)所述同心旋转的时间为1min；所述同心旋转的速率为3000rpm。进一步地，步骤(1)、步骤(2)及步骤(5)所述固化处理的温度为60-120℃，固化处理的时间为20-60min，以确保PDMS完全固化。优选地，步骤(1)所述固化处理的温度为80℃，固化处理的时间为40min。优选地，步骤(2)与步骤(5)所述固化处理的温度为80℃，固化处理的时间为40min。进一步地，步骤(4)所述固化处理的温度为60-80℃，固化处理的时间为10-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）将PDMS前躯体溶液吸入套管内，加热烘干进行固化处理，取出，得到PDMS纤芯；/n（2）将步骤（1）所述PDMS纤芯的尾端切除形成平整的端面，洗涤，然后将PDMS纤芯浸没在PDMS前驱体溶液中，取出后，同心旋转，加热烘干进行固化处理，得到PDMS柔性光纤微透镜；/n（3）将步骤（2）所述PDMS柔性光纤微透镜的一端涂覆紫外固化胶并粘在石英光纤上，然后进行紫外固化处理，得到紫外固化胶包裹微透镜的光纤微透镜；/n（4）将步骤（3）所述紫外固化胶包裹微透镜的光纤微透镜浸泡在PDMS前驱体溶液中，取出后，同心旋转，加热烘干进行固化处理，浸泡在AgNWs的异丙醇溶液中，取出，挥发异丙醇使AgNWs沉积在微透镜上，制备AgNWs导电层，得到AgNWs-PDMS复合导电光纤微透镜；/n（5）将步骤（4）所述AgNWs-PDMS复合导电光纤微透镜浸泡在PDMS前驱体溶液中，取出并同心旋转后放入烘箱进行固化处理，得到含绝缘层的AgNWs-PDMS复合导电光纤微透镜；/n（6）将步骤（5）所述含绝缘层的AgNWs-PDMS复合导电光纤微透镜浸泡在无水乙醇中，软化固化胶并将其剥除暴露导电层及微透镜，得到所述AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜。/n...

【技术特征摘要】
1.一种AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将PDMS前躯体溶液吸入套管内，加热烘干进行固化处理，取出，得到PDMS纤芯；
（2）将步骤（1）所述PDMS纤芯的尾端切除形成平整的端面，洗涤，然后将PDMS纤芯浸没在PDMS前驱体溶液中，取出后，同心旋转，加热烘干进行固化处理，得到PDMS柔性光纤微透镜；
（3）将步骤（2）所述PDMS柔性光纤微透镜的一端涂覆紫外固化胶并粘在石英光纤上，然后进行紫外固化处理，得到紫外固化胶包裹微透镜的光纤微透镜；
（4）将步骤（3）所述紫外固化胶包裹微透镜的光纤微透镜浸泡在PDMS前驱体溶液中，取出后，同心旋转，加热烘干进行固化处理，浸泡在AgNWs的异丙醇溶液中，取出，挥发异丙醇使AgNWs沉积在微透镜上，制备AgNWs导电层，得到AgNWs-PDMS复合导电光纤微透镜；
（5）将步骤（4）所述AgNWs-PDMS复合导电光纤微透镜浸泡在PDMS前驱体溶液中，取出并同心旋转后放入烘箱进行固化处理，得到含绝缘层的AgNWs-PDMS复合导电光纤微透镜；
（6）将步骤（5）所述含绝缘层的AgNWs-PDMS复合导电光纤微透镜浸泡在无水乙醇中，软化固化胶并将其剥除暴露导电层及微透镜，得到所述AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜。


2.根据权利要求1所述的AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述PDMS前躯体溶液的制备，包括：将聚二甲基硅氧烷单体与固化剂混合均匀，然后真空除去气泡，得到所述PDMS前躯体溶液；所述聚二甲基硅氧烷单体与固化剂的质量比为2.5:1-10:1。


3.根据权利要求1所述的AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜的制备方法，其特征在于，步骤（2）、步骤（4）及步骤（6）所述PDMS前躯...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨中民，练镜扬，韦小明，李丽华，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44