20. január 2024
(Nanowerk Spotlight) Az emberi bőrre bonyolultan rögzített elektronikus eszközök régóta rabul ejtik a tudományos képzeletet, és az ember és a gép zökkenőmentes fúzióját ígérik a szakemberek számára. Az ilyen bőrt átölelő áramkörök feloldhatják a példátlan élességű orvosi érzékelőket vagy az idegrendszerhez csatlakoztatott bionikus végtagokat. De a több évtizedes szorgalmas kutatás ellenére a nem megfelelő anyagok akadályozták az előrelépést e látomásos cél felé. Kínai anyagtudósokból álló csapat most áttörésről számolt be a rugalmas elektronika felszereléséhez ideális szövetvékony fóliák gyártásában. Közzététel ben Advanced Materials („Aramid nanodielektrikumok ultrakonformális átlátszó elektronikus bőrökhöz”), a Nankai Egyetem kutatói részletezik testreszabott „aramid nanodielektromos” polimerrétegeiket – amelyeket AND-nak neveznek –, amelyek egyedülállóan ötvözik a nanoméretű vastagságot és a szárnyszerű rugalmasságot a hő- és kémiai feszültségekkel szembeni ellenálló képességgel, amelyek tönkretennék a törékenyebb filmeket. A mindössze 100 nanométer vastag – az emberi hajszálnál ezerszer vékonyabb – AND fóliák a nagy szilárdságot a bőrhöz való könnyű tapadással kombinálják. Átlátszóak, légáteresztőek és 300 °C-ot meghaladó hőmérsékletet is bírnak.
Ultrakonformábilis elektronika bemutatása ÉS-ek alapján. a) Az aramidszálak hierarchikus felépítése. b) Az eszközök gyártási és önleválási folyamatának sematikus illusztrációi. c) Fénykép az eszközökről 3 hüvelykes szilícium lapkára gyártott AND-okon. d) Fénykép, amely az ÉS-ek önleválási folyamatát mutatja. e,f) Fényképek az ultrakonformális elektronikáról AND-ok alapján e) emberi bőrre és f) levélre. (Újranyomva a Wiley-VCH Verlag engedélyével) „Az olyan feltörekvő alkalmazásoknál, mint a bioelektronika, a helyi felülettel való konform érintkezés precíziós jelvételt és kényelmet tesz lehetővé” – magyarázza Dr. Jian Zhu vezető szerző, a Nankai Egyetem anyagtudósa. „ÉS filmjeink lehetővé teszik, hogy a bőrszerű elektronika bensőségesen alkalmazkodjon az emberi bőr bonyolult topológiai textúrájához.” Az emberi fiziológiával zökkenőmentesen egyesülő elektronika víziója évtizedek óta lelkes kutatásokat táplált. Szinkronizálva isepidermális elektronikaA koncepció 2011-ben robbant be a köztudatba, amikor John Rogers orvosbiológiai mérnök, az Illinoisi Egyetemen bemutatta az „ideiglenes epidermális transzfer tetoválás” eszközt, amely közvetlenül a bőrre tapad, érzékeli a mozgást és a pulzusszámot. Az ilyen korai tervek azonban olyan korlátokkal szembesültek, mint a lehetséges bőrirritáció a hosszú távú használat során. A fő kihívás olyan kellően vékony, de tartós anyagok kidolgozása volt, amelyek támogatják az elektronikus alkatrészeket, miközben észrevehetetlenül meghajlanak a bőrön. Az elasztomerek nyújthatóságot biztosítanak, de minimális légáteresztést biztosítanak. Az olyan polimer fóliák, mint a parilén, kiválóak szigetelőként, de nehézkesnek bizonyulnak a nanoméretű kezelésük. Más lehetőségek, mint például a poliimid, összetett kémiai feldolgozást igényelnek instabil feláldozó rétegekkel. A Nankai kutatók nem szokványos megközelítést követtek, nanodielektrikumjukat aramid polimerből származtatták, amely ugyanabból a szívós anyagból származik, amelyet a kevlár golyóálló mellényekben is használtak. Ők a filmeket ÉS-nek nevezik. „Aramid nanodielektrikumunk nagy ígéretekkel bír dielektrikumként a jövő bőrszerű elektronikájában” – mondja Zhu. A csapat az aramidot mindössze 10 nanométer széles nanoszálakká hámlasztja, és ezeket testreszabott vastagságú filmekké vonja be. A rendkívül erős intermolekuláris kötés a polimer láncokon belül fokozza a tapadást és a hőállóságot, miközben ostyavékonyan tartja a rétegeket. Az AND-ok átlátszóak és vízgőzáteresztőek is lehetnek, így ideális szubsztrátumok a transzdermális bioérzékelő tapaszok számára. „ÉS a fóliák mechanikailag erősek, mégis engedelmesek, simák és átlátszóak” – mondja Zhu. „Kémiailag semlegesek, 300 °C-ig termikusan stabilak, és maratási oldószerek nélkül önleválaszthatók a feldolgozási felületekről.” A valós életképesség bizonyítására a kutatók két nagyon különböző eszközt építettek ÉS filmek felhasználásával. Az egyik az izzadság-immun elektródák az elektrofiziológiai jelek, például az elektromiográfia és az elektrokardiográfia precíziós monitorozására. A másik rugalmas térhatású tranzisztoros mikroprocesszorok elég vékony ahhoz, hogy az emberi haj köré tekerje teljesítménycsökkenés nélkül. A bőrre szerelt ezüst nanoszálas elektródák ÉS filmekkel sikeresen rögzítették az izom- és szívműködést még akkor is, amikor a kísérleti alanyok erősen izzadtak vagy zuhanyoztak. A hagyományos gélelektródák meghibásodtak olyan körülmények között, amikor az izzadság rontja a vezetőképességet. A kutatók a kiváló teljesítményt az ÉS a légáteresztő képességnek tulajdonítják, amely megakadályozza a verejték felhalmozódását a detektorok alatt. A kvantitatív mérések azt mutatták, hogy a 100 nm-es ÉS filmek vízgőzáteresztési sebessége meghaladja a szabad levegőn való kitettség 90%-át. Eközben a hajat ölelő téreffektus tranzisztorok, amelyek AND fóliái egyszerre szolgáltak kapudielektrikumként és szubsztrátként, kiváló elektronikus tulajdonságokat mutattak, például alacsony feszültségű működést egészen 4 V-ig, 40 cm-es mobilitást.2/Vs, és a 100,000 XNUMX-et meghaladó be/ki arányok. És kibírták az emberi hajszálnál kisebb kerületű extrém hajlításokat, látható károsodás vagy teljesítménycsökkenés nélkül. „Az ultraflexibilis tranzisztorok megfelelően működnek, ha emberi haj köré csavarják őket anélkül, hogy a teljesítmény romlana” – jegyzi meg Zhu. Zhu azt állítja, hogy a legtöbb létező bőrelektronika olyan nem szabványos nanogyártási technikákra támaszkodik, amelyek túlságosan nagyszabású gyártáshoz vannak szabva, ami elengedhetetlen az általános orvosi alkalmazáshoz. Az AND filmek hagyományos litográfiai munkafolyamatokhoz való alkalmassága azonban legyőzi ezt az akadályt. „Ostyaléptékű megközelítésünk lehetővé teszi a tömeggyártást és a modern elektronikai gyártási módszerekkel való integrációt” – magyarázza. Noha még több munka van még hátra, mielőtt a betegek profitálnak a rugalmas elektronika által ígért előrelépésekből, Zhu mérsékelt optimizmussal rendelkezik. „Azt tervezzük, hogy az aramid nanodielektrikum átalakítja a következő generációs miniatürizált orvosi eszközöket és a bionikát” – mondja. „Ha ezt a technológiát a sci-fi birodalmából áthozzuk a klinikai valóságba, ez mélyreható hatással lehet az emberi egészségre.
– Michael a Royal Society of Chemistry három könyvének szerzője:
Nanotársadalom: a technológia határainak feszegetése,
Nanotechnológia: A jövő apróés
Nanomérnöki tervezés: A technológiát láthatatlanná tevő készségek és eszközök
copyright ©
Nanowerk LLC
Legyen a Spotlight vendégszerzője! Csatlakozz nagy és növekvő csoportunkhoz vendég közreműködők. Nemrég publikált tudományos cikket, vagy más izgalmas fejleményeket szeretne megosztani a nanotechnológiai közösséggel? Így tehet közzé a nanowerk.com oldalon.
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
- PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64467.php
- :van
- :is
- $ UP
- 000
- 10
- 100
- 11
- 20
- 2011
- 300
- 31
- 32
- 40
- 7
- 8
- a
- beszerzés
- tevékenység
- alkalmazkodni
- megfelelő
- tapadás
- Örökbefogadás
- fejlesztések
- AIR
- lehetővé teszi, hogy
- Is
- an
- és a
- bármilyen
- látszólagos
- alkalmazások
- megközelítés
- tüzes
- VANNAK
- körül
- AS
- At
- szerző
- tudatosság
- b
- alapján
- BE
- óta
- előtt
- haszon
- Berger
- mérték utáni
- orvosbiológiai
- üres
- Könyvek
- határait
- áttörés
- épült
- golyóálló
- de
- by
- TUD
- Központ
- láncok
- kihívás
- kémiai
- kémia
- kínai
- Klinikai
- össze
- kényelem
- közösség
- bonyolult
- engedékeny
- alkatrészek
- koncepció
- Körülmények
- vezetőképesség
- kapcsolat
- hagyományos
- tudott
- nehézség
- nehézkes
- kár
- találka
- évtizedek
- Elutasítása
- bizonyítani
- tervek
- Ellenére
- részlet
- fejlesztések
- Eszközök
- különböző
- közvetlenül
- le-
- dr
- szinkronizált
- alatt
- e
- Korai
- könnyű
- hatás
- Elektronikus
- Elektronika
- csiszolókő
- lehetővé
- lehetővé teszi
- mérnök
- Javítja
- elég
- alapvető
- Még
- Excel
- kiváló
- izgalmas
- létező
- Elmagyarázza
- Exponálás
- szélső
- koholt
- szembe
- Sikertelen
- szálak
- Fiction
- mező
- filmek
- Rugalmasság
- rugalmas
- A
- előre lát
- ból ből
- táplálta
- funkció
- összeolvad
- magfúzió
- jövő
- kapu
- generáció
- gif
- cél
- nagy
- Csoport
- Növekvő
- Vendég
- Haj
- fogantyú
- Legyen
- he
- Egészség
- Szív
- hierarchikus
- Magas
- tart
- Hogyan
- How To
- HTTPS
- emberi
- ideális
- Illinois
- kép
- képzelet
- Hatás
- in
- integráció
- bensőségesen
- bele
- bonyolult
- János
- csatlakozik
- jpg
- éppen
- tartás
- nagy
- nagyarányú
- tojók
- mint
- korlátozások
- helyi
- logo
- Hosszú
- hosszú lejáratú
- le
- gép
- főáram
- Gyártás
- férfi
- gyártási
- Tömeg
- anyag
- anyagok
- Közben
- mérések
- orvosi
- orvostechnikai eszközök
- mód
- Michael
- Középső
- minimális
- modern
- ellenőrzés
- több
- a legtöbb
- mozgás
- muscle
- név
- nanotechnológia
- Új
- következő
- Megjegyzések
- Most
- akadály
- of
- on
- ONE
- nyitva
- működés
- optimizmus
- Opciók
- or
- Más
- mi
- Papír
- Patches
- betegek
- teljesítmény
- engedély
- fényképek
- PHP
- Plató
- Platón adatintelligencia
- PlatoData
- polimer
- Népszerű
- potenciális
- Pontosság
- megakadályozása
- folyamat
- feldolgozás
- Termelés
- mélységesen
- Haladás
- ígéret
- igért
- ígér
- biztató
- megfelelően
- ingatlanait
- protézisek
- Bizonyít
- ad
- közzétesz
- közzétett
- kiadó
- Kiadás
- Toló
- mennyiségi
- Arány
- való Világ
- Valóság
- birodalom
- feljegyzett
- támaszkodnak
- maradványok
- jelentést
- szükség
- kutatás
- kutatók
- Ellenállás
- Rogers
- királyi
- rom
- azonos
- azt mondja,
- Tudomány
- Tudományos fantasztikum
- tudományos
- Tudós
- tudósok
- zökkenőmentes
- zökkenőmentesen
- idősebb
- érzékelők
- szolgáló
- Megosztás
- kimutatta,
- mutató
- Jel
- jelek
- Szilícium
- Ezüst
- egyszerre
- készségek
- Bőr
- kisebb
- sima
- Társadalom
- szakemberek
- Centrifugálás
- reflektorfény
- stabil
- bot
- erő
- Strikes
- erős
- struktúra
- sikeresen
- ilyen
- felettes
- támogatás
- felületi
- IZZAD
- rendszer
- szabott
- csábító
- csapat
- technikák
- Technológia
- ideiglenes
- kifejezés
- teszt
- mint
- hogy
- A
- A jövő
- azok
- Őket
- termikus
- ők
- ezt
- bár?
- ezer
- három
- alkalommal
- nak nek
- TONE
- is
- szerszámok
- felé
- transzdermális
- átruházás
- átment
- transzformáló
- átlátszó
- kettő
- konvenciókhoz nem ragaszkodó
- alatt
- egyedileg
- egyetemi
- kinyit
- példátlan
- bemutatta
- Frissítés
- URL
- használ
- használt
- segítségével
- nagyon
- életképesség
- látomás
- látnok
- Víz
- amikor
- ami
- míg
- széles
- val vel
- belül
- nélkül
- Munka
- munkafolyamatok
- lenne
- betakar
- csomagolt
- még
- te
- A te
- zephyrnet