20 ژانویه 2024
(Nanowerk Spotlight) دستگاه های الکترونیکی که به طور پیچیده بر روی پوست انسان نصب شده اند، مدت هاست تخیل علمی را مجذوب خود کرده اند و متخصصان را با وعده ادغام یکپارچه انسان و ماشین وسوسه می کنند. چنین مدارهایی که پوست را در آغوش می گیرند می توانند حسگرهای پزشکی با دقت بی سابقه یا اندام های بیونیک متصل به سیستم عصبی را باز کنند. اما علیرغم دههها تحقیق مجدانه، مواد ناکافی مانع از پیشرفت به سوی این هدف رویایی شده است. اکنون تیمی از دانشمندان مواد چینی پیشرفتی در ساخت لایههای نازک بافتی ایدهآل برای نصب وسایل الکترونیکی انعطافپذیر گزارش کردهاند. انتشار در مواد پیشرفته (“آرامید نانودی الکتریک برای پوستههای الکترونیکی شفاف فراکنفرم”محققان دانشگاه Nankai جزئیات لایههای پلیمری «نانو دیالکتریک آرامید» خود را که AND نامیده میشوند، توضیح میدهند که بهطور منحصربهفردی ضخامت مقیاس نانو و انعطافپذیری بالمانند را با انعطافپذیری مقاوم در برابر تنشهای حرارتی و شیمیایی که فیلمهای شکنندهتر را از بین میبرد، ترکیب میکنند. با ضخامت تنها 100 نانومتر – هزاران بار نازکتر از موی انسان – لایه های AND دارای استحکام بالا و چسبندگی آسان به پوست هستند. آنها همچنین شفاف، قابل تنفس هستند و می توانند دمای بیش از 300 درجه سانتیگراد را تحمل کنند.
نمایش الکترونیک فوق منطبق بر اساس AND. الف) ساختار سلسله مراتبی الیاف آرامید. ب) تصاویر شماتیک از فرآیند ساخت و خود لایه برداری دستگاه ها. ج) عکس دستگاههای روی ANDهای ساخته شده روی ویفر سیلیکونی 3 اینچی. د) عکسی که فرآیند خود لایه برداری ANDها را نشان می دهد. ه، و) عکسهایی از وسایل الکترونیکی فوقکنفورمال مبتنی بر ANDهای انتقال یافته به ه) پوست انسان و و) یک برگ. (با مجوز Wiley-VCH Verlag تجدید چاپ شده است) دکتر Jian Zhu، دانشمند مواد در دانشگاه Nankai، توضیح می دهد: «برای کاربردهای نوظهور مانند بیوالکترونیک، تماس همسان با سطح محلی امکان دریافت سیگنال دقیق و راحتی را فراهم می کند. فیلمهای AND ما میتوانند لوازم الکترونیکی پوست مانند را قادر سازند تا کاملاً با بافت توپولوژیکی پیچیده پوست انسان سازگار شوند. چشم انداز الکترونیکی که به طور یکپارچه با فیزیولوژی انسان ترکیب می شود، تحقیقات پرشور را برای دهه ها تقویت کرده است. همچنین دوبلهالکترونیک اپیدرمیاین مفهوم در سال 2011 زمانی که مهندس زیست پزشکی جان راجرز در دانشگاه ایلینویز از دستگاههای «خالکوبی انتقال موقت اپیدرمی» که مستقیماً روی پوست میچسبند، حرکت و ضربان قلب را حس میکنند، رونمایی کرد. اما چنین طرحهای اولیه با محدودیتهایی مانند تحریک بالقوه پوست در طول استفاده طولانیمدت مواجه بودند. چالش اصلی ابداع مواد به اندازه کافی نازک و در عین حال بادوام است که می توانند از اجزای الکترونیکی پشتیبانی کنند در حالی که به طور نامحسوس روی پوست خم می شوند. الاستومرها قابلیت کشش را دارند اما حداقل قابلیت تنفس را دارند. فیلمهای پلیمری مانند پاریلن به عنوان عایق برتری دارند، اما تحمل آن در مقیاس نانو دشوار است. گزینه های دیگر مانند پلی آمید نیاز به پردازش شیمیایی پیچیده با استفاده از لایه های قربانی ناپایدار دارند. محققان Nankai یک رویکرد غیر متعارف را دنبال کردند و نانودی الکتریک خود را از پلیمر آرامید، همان ماده مقاوم مورد استفاده در جلیقه های ضد گلوله کولار، به دست آوردند. آنها به فیلم ها AND می گویند. ژو میگوید: نانودیالکتریک آرامید ما بهعنوان دیالکتریک برای لوازم الکترونیکی پوستمانند آینده نویدبخش است. این تیم آرامید را به نانوالیافی با عرض فقط 10 نانومتر لایه برداری می کند و آنها را به لایه هایی با ضخامت مناسب می پوشاند. پیوند بین مولکولی بسیار قوی در زنجیره های پلیمری باعث افزایش چسبندگی و مقاومت در برابر حرارت می شود و در عین حال لایه ها را نازک نگه می دارد. ANDها همچنین میتوانند در برابر بخار آب شفاف و قابل نفوذ باشند، که آنها را به بسترهای ایدهآلی برای تکههای حسگر زیستی پوستی تبدیل میکند. ژو میگوید: «و فیلمها از نظر مکانیکی قوی، در عین حال سازگار، صاف و شفاف هستند. آنها همچنین از نظر شیمیایی خنثی هستند، از نظر حرارتی تا دمای 300 درجه سانتیگراد پایدار هستند و از بسترهای پردازش بدون حلال های حکاکی جدا می شوند. برای نشان دادن قابلیت زنده بودن در دنیای واقعی، محققان دو دستگاه بسیار متفاوت با استفاده از فیلمهای AND ساختند. یکی الکترودهای ایمنی عرق برای نظارت دقیق سیگنال های الکتروفیزیولوژیکی مانند الکترومیوگرافی و الکتروکاردیوگرافی است. دیگری انعطاف پذیر است ریزپردازنده های ترانزیستوری اثر میدانی آنقدر نازک است که بدون افت عملکرد به دور موهای انسان بپیچد. الکترودهای نانوسیم نقره روی پوست با فیلمهای AND با موفقیت فعالیت عضلانی و قلبی را حتی زمانی که افراد مورد آزمایش تعریق زیاد یا دوش میگرفتند، ثبت کردند. الکترودهای ژل معمولی در شرایطی از کار افتادند که عرق رسانایی را کاهش میدهد. محققان عملکرد برتر را به قابلیت تنفس و جلوگیری از تجمع عرق در زیر آشکارسازها نسبت می دهند. اندازهگیریهای کمی نشان داد که فیلمهای AND 100 نانومتری دارای نرخ انتقال بخار آب بیش از 90 درصد در معرض هوای آزاد هستند. در همین حال، ترانزیستورهای اثر میدان در آغوش گرفتن مو، با فیلمهای AND که بهعنوان دیالکتریک گیت و زیرلایه بهطور همزمان عمل میکنند، ویژگیهای الکترونیکی عالی مانند عملکرد ولتاژ پایین تا 4 ولت، تحرکهای 40 سانتیمتری را نشان دادند.2/ در مقابل، و نسبت روشن/خاموش بیش از 100,000. و آنها خم شدن شدید تا دورهای کوچکتر از موی انسان را بدون آسیب ظاهری یا کاهش عملکرد تحمل کردند. ژو میگوید: «ترانزیستورهای فوق انعطافپذیر زمانی که دور موهای انسان پیچیده میشوند، میتوانند به درستی عمل کنند، بدون اینکه عملکرد آنها کاهش یابد. ژو ادعا می کند که اکثر لوازم الکترونیکی پوست موجود بر تکنیک های نانوساخت غیراستاندارد تکیه می کنند که برای تولید در مقیاس بزرگ بسیار سفارشی است و برای پذیرش رایج پزشکی ضروری است. اما سازگاری فیلمهای AND با جریانهای کاری لیتوگرافی معمولی بر این مانع غلبه میکند. او توضیح میدهد: «رویکرد مقیاس ویفر ما تولید انبوه و ادغام با روشهای ساخت الکترونیک مدرن را امکانپذیر میکند. اگرچه پیش از بهره مندی بیماران از پیشرفت های وعده داده شده توسط لوازم الکترونیکی انعطاف پذیر، کار بیشتری باقی مانده است، زو لحنی از خوش بینی را نشان می دهد. او میگوید: «ما پیشبینی میکنیم که نانودیالکتریکهای آرامید نسل بعدی دستگاههای پزشکی مینیاتوری و بیونیک را متحول کند. آوردن این فناوری از قلمرو داستان های علمی تخیلی به واقعیت بالینی می تواند به شدت بر سلامت انسان تأثیر بگذارد.
By
مایکل
برگر
- مایکل نویسنده سه کتاب توسط انجمن سلطنتی شیمی است:
جامعه نانو: پیش بردن مرزهای فناوری,
نانوتکنولوژی: آینده بسیار کوچک استو
نانومهندسی: مهارت ها و ابزارهایی که فناوری را نامرئی می کنند
کپی رایت ©
Nanowerk LLC
نویسنده مهمان Spotlight شوید! به گروه بزرگ و رو به رشد ما بپیوندید مشارکت کنندگان مهمان. آیا به تازگی یک مقاله علمی منتشر کرده اید یا پیشرفت های هیجان انگیز دیگری برای به اشتراک گذاشتن با جامعه فناوری نانو دارید؟ در اینجا نحوه انتشار در nanowerk.com آمده است.
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
- PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
- PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
- منبع: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64467.php
- : دارد
- :است
- $UP
- 000
- 10
- 100
- 11
- 20
- 2011
- 300
- 31
- 32
- 40
- 7
- 8
- a
- اکتساب
- فعالیت
- وفق دادن
- به اندازه کافی
- تبعیت
- اتخاذ
- پیشرفت
- AIR
- اجازه می دهد تا
- همچنین
- an
- و
- هر
- ظاهر
- برنامه های کاربردی
- روش
- اتشی مزاج
- هستند
- دور و بر
- AS
- At
- نویسنده
- اطلاع
- b
- مستقر
- BE
- بوده
- قبل از
- سود
- برگر
- دزدگیر
- بیومدیکال
- سفید
- کتاب
- مرز
- دستیابی به موفقیت
- ساخته
- ضد گلوله
- اما
- by
- CAN
- مرکز
- زنجیر
- به چالش
- شیمیایی
- شیمی
- چینی
- بالینی
- ترکیب
- راحت
- انجمن
- پیچیده
- موافق
- اجزاء
- مفهوم
- شرایط
- رسانایی
- تماس
- معمولی
- میتوانست
- معما
- سنگین
- خسارت
- تاریخ
- دهه
- کاهش
- نشان دادن
- طرح
- با وجود
- جزئیات
- تحولات
- دستگاه ها
- مختلف
- مستقیما
- پایین
- dr
- دوبله شده
- در طی
- e
- در اوایل
- ساده
- اثر
- الکترونیکی
- الکترونیک
- سنگ سنباده
- قادر ساختن
- را قادر می سازد
- مهندس
- افزایش می یابد
- کافی
- ضروری است
- حتی
- اکسل
- عالی
- مهیج
- موجود
- توضیح می دهد
- ارائه
- مفرط
- ساختگی
- در مواجهه
- ناموفق
- الیاف
- داستان
- رشته
- فیلم
- انعطاف پذیری
- قابل انعطاف
- برای
- پیش بینی
- از جانب
- سوخت
- تابع
- فیوز کردن
- ادغام
- آینده
- دروازه
- نسل
- GIF
- هدف
- بزرگ
- گروه
- در حال رشد
- مهمان
- مو
- دسته
- آیا
- he
- سلامتی
- قلب
- سلسله مراتبی
- زیاد
- دارای
- چگونه
- چگونه
- HTTPS
- انسان
- دلخواه
- ایلینوی
- تصویر
- خیال پردازی
- تأثیر
- in
- ادغام
- صمیمی
- به
- پیچیده
- جان
- پیوستن
- JPG
- تنها
- نگهداری
- بزرگ
- در مقیاس بزرگ
- لایه
- پسندیدن
- محدودیت
- لینک
- محلی
- آرم
- طولانی
- دراز مدت
- خاموش
- دستگاه
- مسیر اصلی
- ساخت
- مرد
- تولید
- توده
- ماده
- مصالح
- در ضمن
- اندازه گیری
- پزشکی
- تجهیزات پزشکی
- روش
- مایکل
- متوسط
- حداقل
- مدرن
- نظارت بر
- بیش
- اکثر
- حرکت
- عضله
- نام
- فناوری نانو
- جدید
- بعد
- یادداشت
- اکنون
- مانع
- of
- on
- ONE
- باز کن
- عمل
- خوشبینی
- گزینه
- or
- دیگر
- ما
- مقاله
- پچ های
- pacientes
- کارایی
- اجازه
- عکس
- پی اچ پی
- افلاطون
- هوش داده افلاطون
- PlatoData
- بسپار
- محبوب
- پتانسیل
- دقت
- جلوگیری
- روند
- در حال پردازش
- تولید
- عمیقا
- پیشرفت
- وعده
- وعده داده شده
- وعده
- امید بخش
- به درستی
- املاک
- پروتزهای
- ثابت كردن
- ارائه
- منتشر کردن
- منتشر شده
- ناشر
- انتشار
- هل دادن
- کمی
- نرخ
- دنیای واقعی
- واقعیت
- قلمرو
- ثبت
- تکیه
- بقایای
- گزارش
- نیاز
- تحقیق
- محققان
- مقاومت
- راجرز
- سلطنتی
- خراب کردن
- همان
- می گوید:
- علم
- داستان تخیلی علمی
- علمی
- دانشمند
- دانشمندان
- بدون درز
- یکپارچه
- ارشد
- سنسور
- خدمت
- اشتراک گذاری
- نشان داد
- نمایش
- سیگنال
- سیگنال
- سیلیکون
- نقره
- به طور همزمان
- مهارت ها
- پوست
- کوچکتر
- هموار کردن
- جامعه
- متخصصان
- چرخش
- نور افکن
- پایدار
- چوب
- استحکام
- اعتصاب
- قوی
- ساختار
- موفقیت
- چنین
- برتر
- پشتیبانی
- سطح
- عرق کردن
- سیستم
- طراحی شده
- وسوسه انگیز
- تیم
- تکنیک
- پیشرفته
- موقت
- مدت
- آزمون
- نسبت به
- که
- La
- آینده
- شان
- آنها
- حرارتی
- آنها
- این
- اگر چه؟
- هزاران نفر
- سه
- بار
- به
- TONE
- هم
- ابزار
- طرف
- ترانس درمال
- انتقال
- منتقل
- تبدیل شدن
- شفاف
- دو
- غیر متعارف
- زیر
- منحصر به فرد
- دانشگاه
- باز
- بی سابقه
- پرده برداری کرد
- به روز رسانی
- URL
- استفاده کنید
- استفاده
- با استفاده از
- بسیار
- زنده ماندن
- دید
- چشم انداز
- آب
- چه زمانی
- که
- در حین
- وسیع
- با
- در داخل
- بدون
- مهاجرت کاری
- گردش کار
- خواهد بود
- بسته بندی کردن
- پیچیده
- هنوز
- شما
- شما
- زفیرنت