Robotlara güç sağlamak ve tıbbi implantları yönlendirmek için yumuşak, metal içermeyen mıknatıslar (videolu)

Robotlara güç sağlamak ve tıbbi implantları yönlendirmek için yumuşak, metal içermeyen mıknatıslar (videolu)

Zaman Damgası: 16 Ocak 2024 1:39
Kaynak Düğüm: 3064197
16 Ocak 2024 (Nanowerk Haberleri) "Yumuşak robotlar", tıbbi cihazlar ve implantlar ve yeni nesil ilaç dağıtım yöntemleri, Michigan Üniversitesi ve Max Planck Akıllı Sistemler Enstitüsü'ndeki araştırmacılar tarafından geliştirilen metal içermeyen manyetik jel sayesinde, yakında manyetizma ile yönlendirilebilecek. Stuttgart, Almanya. Malzeme, karbon bazlı manyetik moleküllerin bir jelin moleküler ağına kimyasal olarak bağlandığı ve yumuşak robotik için esnek, uzun ömürlü bir mıknatıs oluşturduğu ilk malzemedir. Materyali açıklayan çalışma bugün dergide yayınlandı Mesele (“Organik Yumuşak Mıknatıslar için Makromoleküler Radikal Ağlar”). Esnek malzemelerden robotlar yaratmak onlara şunları sağlar: benzersiz şekillerde bükülme, hassas nesneleri ele alın ve diğer robotların yapamayacağı yerleri keşfedin. Daha sert robotlar, derin okyanus basıncı veya hassas dokulara zarar verebilir insan vücudunda, Örneğin. Robotik Enstitüsü'ne bağlı malzeme bilimi ve mühendisliği yardımcı doçenti Abdon Pena-Francesch, "Robotları yumuşak yaparsanız, onlara güç vermenin ve çalışabilmeleri için hareket etmelerini sağlamanın yeni yollarını bulmanız gerekir" dedi. Michigan Üniversitesi ve çalışmanın ilgili yazarı. yumuşak jel kapsül tutan eldivenli el Pena-Francesch, manyetik özellikleri verildikten sonra yumuşak jel kapsülü elinde tutuyor. Malzemedeki tempo molekülleri aktive edildiğinde malzeme turuncuya döner. (Resim: Brenda Ahearn, Michigan Engineering) Günümüzün prototipleri genellikle hidrolik veya mekanik kablolarla hareket ediyor; bu da robotun bir güç kaynağına veya kontrol cihazına bağlanmasını gerektiriyor ve aynı zamanda gidebilecekleri yeri de sınırlıyor. Mıknatıslar bu robotları serbest bırakarak manyetik alanlarla hareket etmelerini sağlayabilir. Ancak geleneksel metalik mıknatıslar kendi komplikasyonlarını da beraberinde getirir. Yumuşak robotların esnekliğini azaltabilirler ve bazı tıbbi uygulamalar için fazla toksik olabilirler. Yeni jel, tıbbi operasyonlar için toksik olmayan bir alternatif olabilir ve mıknatısın kimyasal yapısında yapılacak daha fazla değişiklik, onun çevrede ve insan vücudunda bozulmasına yardımcı olabilir. Bu tür biyolojik olarak parçalanabilen mıknatıslar, ilacın salınması için vücudun hedeflenen bölgelerine yönlendirilen kapsüllerde kullanılabilir. Pena-Francesch, "Bu malzemeler vücudunuzda güvenli bir şekilde bozunabiliyorsa, bunları daha sonra başka bir ameliyatla geri almanıza gerek kalmaz" dedi. "Bu hala oldukça keşif amaçlı, ancak bu materyaller bir gün daha yeni, daha ucuz tıbbi operasyonlara olanak sağlayabilir."

[Gömülü içerik]

Takımın jeli yalnızca karbon bazlı moleküllerden oluşuyor. Anahtar bileşen, bir atomik bağ içindeki başka bir elektronla eşleşmeyen "serbest" elektrona sahip bir molekül olan TEMPO'dur. Jeldeki her eşleşmemiş TEMPO elektronunun dönüşü, jeli diğer manyetik malzemelere çeken bir manyetik alan altında hizalanır. Jeldeki ilave "çapraz bağlanan moleküller", TEMPO moleküllerini katı bir ağ yapısına bağlarken TEMPO elektronlarının etrafında koruyucu bir kafes oluşturan bir çerçeve gibi davranır. Bu kafes, eşleşmemiş elektronların, jelin manyetik özelliklerini ortadan kaldıracak bağlar oluşturmasını önler. Malzeme bilimi ve mühendisliği alanında doktora öğrencisi ve çalışmanın ortak yazarı Zane Zhang, "Daha önceki çalışmalar bu küçük, manyetik molekülleri bir jelin içine batırmıştı, ancak jelden dışarı sızabiliyorlardı" dedi. "Manyetik moleküllerin çapraz bağlı jel ağına entegre edilmesiyle içeride sabitlenirler." TEMPO moleküllerinin malzemenin içine kilitlenmesi, jelin potansiyel olarak zararlı TEMPO moleküllerini vücuda sızmamasını sağlar ve malzemenin manyetik özelliklerini bir yıldan fazla korumasını sağlar. TEMPO mıknatısları metalik mıknatıslardan daha zayıf olmasına rağmen başka bir mıknatısla çekilip bükülebilecek kadar güçlüdür. Daha zayıf manyetizmalarının da bazı avantajları vardır; TEMPO mıknatısları, MRI görüntülerini işe yaramaz noktaya kadar bozabilen daha güçlü mıknatısların aksine, bir MRI tarafından fotoğraflanabilir. Max Planck Akıllı Sistemler Enstitüsü Fiziksel Zeka Departmanı eski müdürü Metin Sitti, "Mıknatıslarımızı kullanan tıbbi cihazlar, ilaçları hedef bölgelere ulaştırmak ve MRI görüntüleme altında mide-bağırsak kanalındaki doku yapışmasını ve mekaniğini ölçmek için kullanılabilir" dedi. çalışmanın sorumlu yazarı.

Zaman Damgası:

Den fazla nanowerk