20 Ocak 2024
(Nanowerk Gündemi) İnsan derisine karmaşık bir şekilde monte edilen elektronik cihazlar, uzun süredir bilimsel hayal gücünü cezbetmiş, insan ve makinenin kusursuz bir birleşimini vaat ederek uzmanları cezbetmiştir. Bu tür cildi saran devreler, benzeri görülmemiş keskinliğe sahip tıbbi sensörlerin veya sinir sistemine bağlı biyonik uzuvların kilidini açabilir. Ancak onlarca yıldır süren özenli araştırmalara rağmen yetersiz materyaller bu vizyoner hedefe doğru ilerlemeyi engelledi.
Şimdi Çinli malzeme bilimcilerden oluşan bir ekip, esnek elektroniklerin montajı için ideal olan ince dokulu filmlerin imalatında bir atılım bildirdi. Yayınlanma yeri Gelişmiş malzemeler (“Ultra Konformal Şeffaf Elektronik Kaplamalar için Aramid Nanodielektrikler”), Nankai Üniversitesi'nden araştırmacılar, nano ölçekli kalınlığı ve kanat benzeri esnekliği, daha kırılgan filmleri mahvedecek termal ve kimyasal streslere karşı dayanıklı esneklikle benzersiz bir şekilde birleştiren, özel olarak tasarlanmış "aramid nanodielektrik" polimer katmanlarını (AND'ler) ayrıntılarıyla anlatıyor.
Yalnızca 100 nanometre kalınlığında (insan saçından binlerce kat daha ince) AND filmleri, yüksek mukavemeti cilde kolay yapışmayla birleştirir. Ayrıca şeffaftırlar, nefes alabilirler ve 300°C'yi aşan sıcaklıklara dayanabilirler.
AND'lere dayalı ultra uyumlu elektroniklerin gösterimi. a) Aramid liflerinin hiyerarşik yapısı. b) Cihazların imalat ve kendi kendine katmanlara ayrılma sürecinin şematik çizimleri. c) 3 inçlik silikon plaka üzerine üretilen AND'lerdeki cihazların fotoğrafı. d) AND'lerin kendi kendine ayrılma sürecini gösteren fotoğraf. e,f) e) insan derisine ve f) bir yaprağa aktarılan AND'lere dayalı ultra-konformal elektroniklerin fotoğrafları. (Wiley-VCH Verlag'ın izniyle yeniden basılmıştır)
Nankai Üniversitesi'nde malzeme bilimcisi olan kıdemli yazar Dr. Jian Zhu, "Biyoelektronik gibi yeni ortaya çıkan uygulamalar için, yerel yüzeyle uyumlu temas, hassas sinyal alımına ve konfora olanak tanıyor" diye açıklıyor. "AND filmlerimiz, cilt benzeri elektroniklerin insan derisinin karmaşık topolojik dokusuna yakından uyum sağlamasına olanak sağlayabilir."
Elektroniğin insan fizyolojisiyle kusursuz bir şekilde kaynaşması vizyonu, onlarca yıldır hararetli araştırmaları ateşledi. Ayrıca 'dublajı'epidermal elektronik' konsepti, 2011 yılında Illinois Üniversitesi'nden biyomedikal mühendisi John Rogers'ın doğrudan cilde yapışan, hareketi ve kalp atış hızını algılayan "epidermal geçici transfer dövme" cihazlarını tanıtmasıyla popüler bir bilince kavuştu. Ancak bu tür erken tasarımlar, uzun süreli kullanım sırasında potansiyel cilt tahrişi gibi sınırlamalarla karşı karşıyaydı.
Temel zorluk, elektronik bileşenleri destekleyerek cilt üzerinde fark edilmeyecek şekilde esneyebilen, yeterince ince ancak dayanıklı malzemeler tasarlamaktır. Elastomerler gerilebilirlik sağlar ancak minimum düzeyde nefes alabilirlik sağlar. Parilen gibi polimer filmler yalıtkan olarak mükemmeldir ancak nano ölçekte ele alınması hantaldır. Poliimid gibi diğer seçenekler, kararsız kurban katmanları kullanan karmaşık kimyasal işlemler gerektirir.
Nankai araştırmacıları, nanodielektriklerini Kevlar kurşun geçirmez yeleklerde kullanılan aynı dayanıklı malzeme olan aramid polimerden türeterek alışılmadık bir yaklaşım izlediler. Filmlere VE adını veriyorlar.
Zhu, "Aramid nanodielektriklerimiz gelecekteki cilt benzeri elektronikler için dielektrikler olarak büyük umut vaat ediyor" diyor.
Ekip, aramidleri yalnızca 10 nanometre genişliğinde nano liflere ayırıyor ve bunları özel kalınlıkta filmler halinde döndürerek kaplıyor. Polimer zincirleri içindeki son derece güçlü moleküller arası bağlanma, katmanları çok ince tutarken yapışmayı ve ısı direncini artırır. AND'ler ayrıca şeffaf ve su buharına karşı geçirgen olabilir, bu da onları transdermal biyoalgılama yamaları için ideal substratlar haline getirir.
Zhu, "AND filmleri mekanik olarak güçlü ama aynı zamanda uyumlu, pürüzsüz ve şeffaftır" diyor. "Aynı zamanda kimyasal olarak inerttirler, 300 °C'ye kadar termal olarak stabildirler ve aşındırma solventleri olmadan alt tabakaların işlenmesinden kendiliğinden ayrılabilirler."
Gerçek dünyada uygulanabilirliğini göstermek için araştırmacılar AND filmlerini kullanarak birbirinden çok farklı iki cihaz geliştirdiler. Bunlardan biri, elektromiyografi ve elektrokardiyografi gibi elektrofizyolojik sinyallerin hassas bir şekilde izlenmesine yönelik tere dayanıklı elektrotlardır. Diğeri esnek alan etkili transistörlü mikroişlemciler Performans kaybı olmadan insan saçını saracak kadar ince.
AND filmlerine sahip cilde monte gümüş nanotel elektrotlar, test denekleri çok terlediğinde veya duş aldığında bile kas ve kalp aktivitesini başarıyla kaydetti. Geleneksel jel elektrotlar, terin iletkenliği bozduğu koşullar altında başarısız oluyor. Araştırmacılar üstün performansı, dedektörlerin altında ter oluşumunu önleyen AND nefes alabilirliğine bağlıyor. Kantitatif ölçümler, 100 nm AND filmlerinin, açık havaya maruz kalmanın %90'ını aşan bir su buharı iletim oranına sahip olduğunu gösterdi.
Bu arada, AND filmlerinin eş zamanlı olarak geçit dielektrik ve substrat olarak görev yaptığı saçları saran alan etkili transistörler, yalnızca 4V'a kadar düşük voltajda çalışma ve 40 cm'lik hareket kabiliyeti gibi mükemmel elektronik özellikler gösterdi.2/Vs ve açma/kapama oranları 100,000'i aşıyor. Ve görünür bir hasar veya performans düşüşü olmaksızın, insan saçından daha küçük çevrelere kadar aşırı bükülmelere dayandılar.
Zhu, "Ultra esnek transistörler, insan saçına sarıldığında performansta herhangi bir bozulma olmadan düzgün şekilde çalışabilir" diye belirtiyor.
Zhu, mevcut cilt elektroniklerinin çoğunun, büyük ölçekli üretim için fazlasıyla özel olarak tasarlanmış, standart dışı nanofabrikasyon tekniklerine dayandığını ve ana tıbbi kullanım için gerekli olduğunu ileri sürüyor. Ancak AND filmlerinin geleneksel litografik iş akışlarına uygunluğu bu engelin üstesinden gelir.
"Yonga levha ölçeğindeki yaklaşımımız seri üretime ve modern elektronik üretim yöntemleriyle entegrasyona olanak sağlıyor" diye açıklıyor.
Hastaların esnek elektroniklerin vaat ettiği ilerlemelerden faydalanması için daha fazla çalışma yapılmasına gerek olmasına rağmen Zhu, ılımlı bir iyimserlik tonuyla konuşuyor.
"Aramid nanodielektriklerin yeni nesil minyatür tıbbi cihazları ve biyonikleri dönüştüreceğini öngörüyoruz" diyor. "Bu teknolojiyi bilim kurgu dünyasından klinik gerçekliğe taşımak insan sağlığını derinden etkileyebilir.
– Michael, Royal Society of Chemistry tarafından yazılan üç kitabın yazarıdır:
Nano-Toplum: Teknolojinin Sınırlarını Zorlamak,
Nanoteknoloji: Gelecek Küçük, ve
Nano-mühendislik: Teknolojiyi Görünmez Yapan Beceri ve Araçlar
Telif Hakkı ©
Nanowerk LLC
Spotlight konuk yazarı olun! Geniş ve büyüyen grubumuza katılın konuk katkıda bulunanlar. Nanoteknoloji topluluğuyla paylaşmak için bilimsel bir makale yayınladınız mı veya başka heyecan verici gelişmeleriniz mi var? Nanowerk.com'da nasıl yayınlayacağınız burada.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64467.php
- :vardır
- :dır-dir
- $UP
- 000
- 10
- 100
- 11
- 20
- 2011
- 300
- 31
- 32
- 40
- 7
- 8
- a
- edinme
- etkinlik
- uyarlamak
- yeterli olarak
- bağlılık
- Benimseme
- gelişmeler
- HAVA
- veriyor
- Ayrıca
- an
- ve
- herhangi
- bariz
- uygulamaları
- yaklaşım
- ateşli
- ARE
- etrafında
- AS
- At
- yazar
- farkındalık
- b
- merkezli
- BE
- olmuştur
- önce
- yarar
- Berger
- ısmarlama
- biyomedikal
- boş
- Kitaplar
- sınırları
- buluş
- yapılı
- kurşun geçirmez
- fakat
- by
- CAN
- Merkez
- zincirler
- meydan okuma
- kimyasal
- kimya
- Çince
- Klinik
- birleştirmek
- konfor
- topluluk
- karmaşık
- uyumlu
- bileşenler
- kavram
- koşullar
- iletkenlik
- UAF ile
- geleneksel
- olabilir
- püf noktası
- hantal
- hasar
- Tarih
- yıl
- Reddet
- göstermek
- tasarımlar
- Rağmen
- ayrıntı
- gelişmeler
- Cihaz
- farklı
- direkt olarak
- aşağı
- dr
- dublajlı
- sırasında
- e
- Erken
- kolay
- Efekt
- Elektronik
- Elektronik
- ortaya çıkan
- etkinleştirmek
- sağlar
- mühendis
- Geliştirir
- yeterli
- gerekli
- Hatta
- Excel
- mükemmel
- heyecan verici
- mevcut
- açıklar
- Maruz kalma
- aşırı
- uydurma
- yüzlü
- başarısız
- elyaf
- Kurgu
- alan
- filmler
- Esneklik
- esnek
- İçin
- önceden görmek
- itibaren
- yakıtlı
- işlev
- eritme
- füzyon
- gelecek
- kapı
- nesil
- gif
- gol
- harika
- grup
- Büyüyen
- Konuk
- Saç
- sap
- Var
- he
- Sağlık
- Network XNUMX'in Kalbi
- hiyerarşik
- Yüksek
- tutar
- Ne kadar
- Nasıl Yapılır
- HTTPS
- insan
- ideal
- Illinois
- görüntü
- hayal gücü
- darbe
- in
- bütünleşme
- yakından
- içine
- karmaşık
- John
- kaydol
- jpg
- sadece
- koruma
- büyük
- büyük ölçekli
- katmanları
- sevmek
- sınırlamaları
- yerel
- logo
- Uzun
- uzun süreli
- kayıp
- makine
- ana akım
- Yapımı
- adam
- üretim
- Kitle
- malzeme
- malzemeler
- Bu arada
- ölçümler
- tıbbi
- tıbbi cihazlar
- yöntemleri
- Michael
- Orta
- en az
- Modern
- izleme
- Daha
- çoğu
- hareket
- kas
- isim
- Nanoteknoloji
- yeni
- sonraki
- notlar
- şimdi
- engel
- of
- on
- ONE
- açık
- operasyon
- Iyimserlik
- Opsiyonlar
- or
- Diğer
- bizim
- kâğıt
- Yamalar
- hastalar
- performans
- izin
- fotoğraflar
- PHP
- Platon
- Plato Veri Zekası
- PlatoVeri
- polimer
- Popüler
- potansiyel
- Hassas
- önlenmesi
- süreç
- işleme
- üretim
- İçtenlikle
- Ilerleme
- söz
- söz
- vaat
- umut verici
- uygun şekilde
- özellikleri
- Protez
- Kanıtlamak
- sağlamak
- yayınlamak
- yayınlanan
- yayımcı
- Yayıncılık
- itme
- nicel
- oran
- Gerçek dünya
- Gerçeklik
- alan
- kaydedilmiş
- güvenmek
- kalıntılar
- rapor
- gerektirir
- araştırma
- Araştırmacılar
- Direniş
- Rogers
- kraliyet
- harabe
- aynı
- diyor
- Bilim
- Bilimkurgu
- bilimsel
- bilim adamı
- bilim adamları
- sorunsuz
- sorunsuz
- kıdemli
- sensörler
- servis
- paylaş
- gösterdi
- gösterme
- işaret
- sinyalleri
- Silikon
- Gümüş
- aynı anda
- becerileri
- cilt
- daha küçük
- pürüzsüz
- Toplum
- uzmanlar
- Dönme
- spot
- kararlı
- Sopa
- kuvvet
- Grevler
- güçlü
- yapı
- Başarılı olarak
- böyle
- üstün
- destek
- yüzey
- TER
- sistem
- ısmarlama
- kışkırtıcı
- takım
- teknikleri
- Teknoloji
- geçici
- dönem
- test
- göre
- o
- The
- Gelecek
- ve bazı Asya
- Onları
- termal
- onlar
- Re-Tweet
- gerçi?
- Binlerce
- üç
- zamanlar
- için
- TON
- çok
- araçlar
- karşı
- transdermal
- transfer
- transfer
- dönüşüm
- şeffaf
- iki
- alışılmadık
- altında
- benzersiz
- üniversite
- kilidini açmak
- eşi görülmemiş
- açıkladı
- Güncellemeler
- URL
- kullanım
- Kullanılmış
- kullanma
- çok
- yaşayabilirlik
- vizyonumuz
- düşsel
- Su
- ne zaman
- hangi
- süre
- geniş
- ile
- içinde
- olmadan
- İş
- iş akışları
- olur
- sarın
- Örtülü
- henüz
- sen
- zefirnet