20 בינואר 2024
(Nanowerk זרקור) מכשירים אלקטרוניים המורכבים בצורה מסובכת על עור אנושי כבשו זה מכבר את הדמיון המדעי, מושכים מומחים על ידי הבטחה מיזוג חלק של אדם ומכונה. מעגלים שכאלה חובקי עור יכולים לפתוח חיישנים רפואיים בעלי חדות חסרת תקדים או גפיים ביוניות המחוברות למערכת העצבים. אבל למרות עשרות שנים של מחקר חרוץ, חומרים לא מספקים חסמו את ההתקדמות לקראת מטרה בעלת חזון זה. כעת צוות של מדעני חומרים סיניים מדווח על פריצת דרך בייצור סרטים דקים רקמות אידיאליים להרכבת אלקטרוניקה גמישה. מפרסם ב חומרים מתקדמים ("אראמיד ננו-דיאלקטרי עבור סקינים אלקטרוניים שקופים אולטרה-קונפורמיים"), חוקרים מאוניברסיטת Nankai מפרטים את שכבות הפולימר המותאמות "ארמיד ננו-דיאלקטרי" - המכונות ANDs - המשלבות באופן ייחודי עובי ננומטרי וגמישות דמוית כנפיים עם גמישות עמידה בפני מתחים תרמיים וכימיים שיהרסו סרטים שבירים יותר. בעובי של 100 ננומטר בלבד - דק יותר אלפי מונים משערת אדם - סרטי ה-AND משלבים חוזק גבוה עם היצמדות קלה לעור. הם גם שקופים, נושמים ויכולים לעמוד בטמפרטורות העולה על 300 מעלות צלזיוס.
הדגמה של אלקטרוניקה אולטרה-קונפורמית המבוססת על ANDs. א) המבנה ההיררכי של סיבי ארמיד. ב) איורים סכמטיים של תהליך הייצור והפירוק העצמי של המכשירים. ג) תצלום של המכשירים ב-AND המיוצרים על פרוסת סיליקון בגודל 3 אינץ'. ד) צילום המראה את תהליך הפירוק העצמי של ה-ANDs. ה,ו) תצלומים של האלקטרוניקה האולטרה-קונפורמלית המבוססת על ANDs שהועברו על e) עור אנושי ו) עלה. (נדפס מחדש באישור Wiley-VCH Verlag) "עבור יישומים מתפתחים כמו ביו-אלקטרוניקה, מגע תואם עם פני השטח המקומי מאפשר רכישת אותות מדויקת ונוחות", מסביר המחבר הבכיר ד"ר ג'יאן ז'ו, מדען חומרים באוניברסיטת ננקאי. "סרטי AND שלנו יכולים לאפשר לאלקטרוניקה דמוית עור להסתגל באופן אינטימי למרקם הטופולוגי המורכב של העור האנושי." החזון של אלקטרוניקה המתמזגת בצורה חלקה עם הפיזיולוגיה האנושית הניע מחקר נלהב במשך עשרות שנים. גם מדובב 'אלקטרוניקה אפידרמיס', הרעיון פרץ למודעות פופולרית בשנת 2011 כאשר המהנדס הביו-רפואי ג'ון רוג'רס מאוניברסיטת אילינוי חשף מכשירי "קעקוע אפידרמיס זמני להעברה זמנית" הנדבקים ישירות על העור, חשים תנועה וקצב לב. אבל עיצובים מוקדמים כאלה עמדו בפני מגבלות כמו גירוי פוטנציאלי בעור במהלך שימוש ארוך טווח. אתגר היסוד היה להמציא חומרים דקים במידה מספקת אך עמידים שיכולים לתמוך ברכיבים אלקטרוניים תוך התגמשות בלתי מורגשת על העור. האלסטומרים מספקים יכולת מתיחה אך נשימה מינימלית. סרטי פולימרים כמו פארילן מצטיינים כמבודדים אך מתגלים כמסורבלים לטיפול בננומטרי. אפשרויות אחרות כמו פוליאמיד דורשות עיבוד כימי מורכב תוך שימוש בשכבות הקרבה לא יציבות. חוקרי ננקאי נקטו בגישה לא שגרתית, והפיקו את הננו-דיאלקטרי שלהם מפולימר ארמיד, אותו חומר קשיח המשמש לאפודים חסיני כדורים של קוולר. הם מכנים את הסרטים ANDs. "ננו-דיאלקטרי הארמיד שלנו מבטיח הבטחה גדולה כדיאלקטרי עבור אלקטרוניקה דמוית עור עתידית", אומר ג'ו. הצוות מקלף ארמיד לננו-סיביים ברוחב של 10 ננומטר בלבד, ומצפים אותם לסרטים בעובי מותאם. הקשר הבין-מולקולרי החזק להפליא בתוך שרשראות הפולימר משפר את ההידבקות ועמידות החום תוך שמירה על שכבות דקות. ANDs יכולים להיות גם שקופים וחדירים לאדי מים, מה שהופך אותם למצעים אידיאליים עבור מדבקות ביולוגיות טרנסדרמליות. "סרטי AND הם חזקים מבחינה מכנית, אך עדיין תואמים, חלקים ושקופים" אומר ג'ו. "הם גם אינרטיים מבחינה כימית, יציבים תרמית עד 300-C, וניתנים להסרה עצמית ממצעי עיבוד ללא ממיסים לחריטה." כדי להדגים כדאיות בעולם האמיתי, החוקרים בנו שני מכשירים שונים מאוד באמצעות סרטי AND. האחת היא אלקטרודות חסינות זיעה לניטור מדויק של אותות אלקטרופיזיולוגיים כמו אלקטרומיוגרפיה ואלקטרוקרדיוגרפיה. השני גמיש מיקרו-מעבדי טרנזיסטור אפקט שדה דק מספיק כדי לעטוף שערות אדם ללא אובדן ביצועים. האלקטרודות הכסוף עם ננו-חוטי כסף עם סרטי AND תיעדו בהצלחה את פעילות השרירים והלב גם כאשר נבדקים הזיעו מאוד או התקלחו. אלקטרודות ג'ל קונבנציונליות נכשלו בתנאים כאלה שזיעה פוגעת במוליכות. החוקרים מייחסים ביצועים מעולים ליכולת AND המונעת הצטברות זיעה מתחת לגלאים. מדידות כמותיות הראו שלסרטי AND של 100 ננומטר יש קצב העברת אדי מים העולה על 90% מהחשיפה לאוויר הפתוח. בינתיים, טרנזיסטורי אפקט השדה חובקי השיער, עם סרטי AND המשמשים בו זמנית כדיאלקטרי ומצע של שער, הראו תכונות אלקטרוניות מצוינות כמו פעולת מתח נמוך עד 4V בלבד, ניידות של 40 ס"מ.2/Vs ויחסי הפעלה/כיבוי העולים על 100,000. והם ספגו כיפוף קיצוני להיקפים קטנים משערת אדם ללא נזק ניכר או ירידה בביצועים. "הטרנזיסטורים האולטרה-גמישים יכולים לתפקד כראוי כאשר הם עטופים סביב שיער אנושי ללא כל ירידה בביצועים", מציין Zhu. Zhu טוען שרוב מוצרי האלקטרוניקה הקיימים לעור מסתמכים על טכניקות ננו-ייצור לא סטנדרטיות המותאמות מדי עבור ייצור בקנה מידה גדול, חיוני לאימוץ רפואי מיינסטרים. אבל ההתאמה של סרטי AND לזרימות עבודה ליטוגרפיות קונבנציונליות מתגברת על מכשול זה. "הגישה שלנו בקנה מידה פרוסות מאפשרת ייצור המוני ואינטגרציה עם שיטות ייצור אלקטרוניקה מודרניות", הוא מסביר. למרות שהסכמת עבודה נוספת נותרה לפני שהמטופלים ייהנו מההתקדמות המובטחת על ידי האלקטרוניקה הגמישה, Zhu נובעת נימה של אופטימיות מתונה. "אנו צופים כי ננו-דיאלקטריות ארמיד יהפכו את הדור הבא של מכשירים רפואיים ממוזערים וביוניקה", הוא אומר. "הבאת הטכנולוגיה הזו מתחום המדע הבדיוני אל המציאות הקלינית יכולה להשפיע עמוקות על בריאות האדם.
By
מיכאל
ברגר
- מייקל הוא מחברם של שלושה ספרים מאת האגודה המלכותית לכימיה:
ננו-אגודה: לדחוף את גבולות הטכנולוגיה,
ננו-טכנולוגיה: העתיד זעיר, ו
ננו-הנדסה: הכישורים והכלים שהופכת את הטכנולוגיה לבלתי נראית
כל הזכויות שמורות ©
Nanowerk LLC
הפוך לסופר אורח זרקור! הצטרף לקבוצה הגדולה והגדלה שלנו של תורמים אורחים. האם פרסמת זה עתה מאמר מדעי או שיש לך התפתחויות מרגשות אחרות לחלוק עם קהילת הננוטכנולוגיה? כך לפרסם באתר nanowerk.com.
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64467.php
- :יש ל
- :הוא
- $ למעלה
- 000
- 10
- 100
- 11
- 20
- 2011
- 300
- 31
- 32
- 40
- 7
- 8
- a
- רכישה
- פעילות
- להסתגל
- כראוי
- דבקות
- אימוץ
- התקדמות
- AIR
- מאפשר
- גם
- an
- ו
- כל
- לכאורה
- יישומים
- גישה
- נלהב
- ARE
- סביב
- AS
- At
- מחבר
- מודעות
- b
- מבוסס
- BE
- היה
- לפני
- תועלת
- ברגר
- בהתאמה אישית
- ביו-רפואי
- ריק
- ספרים
- גבולות
- פריצת דרך
- נבנה
- חסין כדורים
- אבל
- by
- CAN
- מרכז
- שרשראות
- לאתגר
- כימי
- כימיה
- סינית
- קליני
- לשלב
- נוחות
- קהילה
- מורכב
- תואם
- רכיבים
- מושג
- תנאים
- מוליכות
- צור קשר
- מקובל
- יכול
- עִקָר
- מסורבל
- נזק
- תַאֲרִיך
- עשרות שנים
- ירידה
- להפגין
- עיצובים
- למרות
- פרט
- התפתחויות
- התקנים
- אחר
- ישירות
- מטה
- dr
- דיבוב
- בְּמַהֲלָך
- e
- מוקדם
- קל
- השפעה
- אֶלֶקטרוֹנִי
- מכשירי חשמל
- מתעורר
- לאפשר
- מאפשר
- מהנדס
- משפר
- מספיק
- חיוני
- אֲפִילוּ
- Excel
- מצוין
- מרגש
- קיימים
- מסביר
- חשיפה
- קיצוני
- בודה
- מתמודד
- נכשל
- סיבים
- פיקציה
- שדה
- סרטים
- גמישות
- גמיש
- בעד
- לַחֲזוֹת
- החל מ-
- תודלק
- פונקציה
- פיוזינג
- היתוך
- עתיד
- שער
- דור
- gif
- מטרה
- גדול
- קְבוּצָה
- גדל
- אוֹרֵחַ
- שיער
- לטפל
- יש
- he
- בְּרִיאוּת
- לֵב
- היררכי
- גָבוֹהַ
- מחזיק
- איך
- איך
- HTTPS
- בן אנוש
- אידאל
- אילינוי
- תמונה
- דִמיוֹן
- פְּגִיעָה
- in
- השתלבות
- באופן אינטימי
- אל תוך
- מוּרכָּב
- ג'ון
- להצטרף
- jpg
- רק
- שמירה
- גָדוֹל
- בקנה מידה גדול
- שכבות
- כמו
- מגבלות
- לינקדין
- מקומי
- סֵמֶל
- ארוך
- לטווח ארוך
- את
- מכונה
- זרם מרכזי
- עשייה
- איש
- ייצור
- מסה
- חוֹמֶר
- חומרים
- בינתיים
- מידות
- רפואי
- מכשירים רפואיים
- שיטות
- מיכאל
- אמצע
- מינימלי
- מודרני
- ניטור
- יותר
- רוב
- תנועה
- שריר
- שם
- ננוטכנולוגיה
- חדש
- הבא
- הערות
- עַכשָׁיו
- מכשול
- of
- on
- ONE
- לפתוח
- מבצע
- אופטימיות
- אפשרויות
- or
- אחר
- שלנו
- מאמר
- טלאים
- חולים
- ביצועים
- רשות
- תמונות
- PHP
- אפלטון
- מודיעין אפלטון
- אפלטון נתונים
- פולימר
- פופולרי
- פוטנציאל
- דיוק
- מניעה
- תהליך
- תהליך
- הפקה
- בצורה עמוקה
- התקדמות
- הבטחה
- מוּבטָח
- מבטיח
- מבטיח
- כמו שצריך
- נכסים
- תותבות
- להוכיח
- לספק
- לפרסם
- לאור
- מוציא לאור
- הוצאה לאור
- דוחף
- כמותי
- ציון
- עולם אמיתי
- מציאות
- תחום
- מוקלט
- לסמוך
- שְׂרִידִים
- לדווח
- לדרוש
- מחקר
- חוקרים
- התנגדות
- רוג'רס
- מלכותי
- להרוס
- אותו
- אומר
- מדע
- מדע בדיוני
- מדעי
- מַדְעָן
- מדענים
- בצורה חלקה
- בצורה חלקה
- לחצני מצוקה לפנסיונרים
- חיישנים
- הגשה
- שיתוף
- הראה
- הצגה
- לאותת
- אותות
- סיליקון
- כסף
- בו זמנית
- מיומנויות
- עור
- קטן יותר
- להחליק
- חֶברָה
- מומחים
- לְסוֹבֵב
- זַרקוֹר
- יציב
- מקל
- כוח
- שביתות
- חזק
- מִבְנֶה
- בהצלחה
- כזה
- מעולה
- תמיכה
- משטח
- מתוקה
- מערכת
- מותאם
- מפתה
- נבחרת
- טכניקות
- טכנולוגיה
- זמני
- טווח
- מבחן
- מֵאֲשֶׁר
- זֶה
- השמיים
- העתיד
- שֶׁלָהֶם
- אותם
- תרמי
- הֵם
- זֶה
- אם כי?
- אלפים
- שְׁלוֹשָׁה
- פִּי
- ל
- צליל
- גַם
- כלים
- לקראת
- דרך העור
- להעביר
- הועבר
- הפיכה
- שָׁקוּף
- שתיים
- לא שגרתי
- תחת
- באופן ייחודי
- אוניברסיטה
- לפתוח
- חסר תקדים
- חשף
- עדכונים
- כתובת האתר
- להשתמש
- מְשׁוּמָשׁ
- באמצעות
- מאוד
- יכולת חיוניות הקיום
- חזון
- חזון
- מים
- מתי
- אשר
- בזמן
- רָחָב
- עם
- בתוך
- לְלֹא
- תיק עבודות
- זרימות עבודה
- היה
- לעטוף
- עטוף
- עוד
- אתה
- זפירנט