基于硅酸铝纤维的柔性氧敏感元件的制备和性能OA北大核心CSTPCD

柔性传感器可以适应各种复杂环境和曲面形状,在生物医学、环境监测和智能可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景。本研究旨在研发高稳定性的荧光淬灭型柔性氧敏感元件。采用硅酸铝纤维作为载体,聚二甲基硅氧烷(Polydimethysiloxane,PDMS)作为基质,四(五氟苯基)卟啉铂(Platinum(Ⅱ)-5,10,15,20-tetrakis-(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)-porphyrin,PtTFPP)荧光分子作为氧探针,制备了柔性氧敏感元件。该元件的水接触角高达152°,显示出超疏水性,这有助于提升其在潮湿气氛和水溶液中的稳定性。元件对气相氧和溶解氧均表现出荧光淬灭效应,荧光强度与氧含量之间的关系符合Stern-Volmer方程,其气相Stern-Volmer常数KSV为0.020 h·Pa^(-1),水相Stern-Volmer常数KSV为2.94 L·mmol^(-1)。该氧敏感元件具有出色的循环可恢复性和响应性能:从氮气切换至氧气的响应时间为0.9 s,从氧气切换至氮气为2.7 s。此外,PtTFPP-PDMS膜具有出色的稳定性,暴露于100℃水蒸气15 h、在pH 1~10的水溶液中浸泡和经历400次的弯曲循环后,其相对荧光强度和水接触角均无明显变化。以硅酸铝纤维为载体的PtTFPP-PDMS柔性元件具有优异的荧光氧敏感性和稳定性,有望用于苛刻条件下气相氧和溶解氧的测定。