Sống khỏe

Các nhà nghiên cứu sử dụng các ống nano bán dẫn hữu cơ để tạo ra thiết bị truyền động điện hóa mới

Actuator discovery outperforms existing technology
Mô tả ứng dụng của ống nano bán dẫn hữu cơ trong cơ nhân tạo. Tác phẩm nghệ thuật của Mohammad Reza Abidian. Tín dụng: Mohammad Reza Abidian

Các nhà nghiên cứu của Đại học Houston đang báo cáo một bước đột phá trong lĩnh vực khoa học vật liệu và kỹ thuật với việc phát triển một thiết bị truyền động điện hóa sử dụng các ống nano bán dẫn hữu cơ chuyên dụng (OSNT).

Hiện đang trong giai đoạn phát triển ban đầu, thiết bị truyền động sẽ trở thành một phần quan trọng của nghiên cứu đóng góp vào tương lai của khoa học robot, điện tử sinh học và .

“Dụng cụ điện hóa biến đổi đến năng lượng cơ học có tiềm năng sử dụng trong nhiều ứng dụng, từ robot mềm và Mohammad Reza Abidian, phó giáo sư kỹ thuật y sinh tại Đại học Kỹ thuật UH Cullen cho biết. Anh ấy là tác giả tương ứng của bài báo “Ống nano bán dẫn hữu cơ cho thiết bị điện hóa,” được xuất bản trên tạp chí Vật liệu chức năng nâng cao, trình bày chi tiết về khám phá.

Chuyển động đáng kể (mà các nhà khoa học xác định là tác động và đo là biến dạng) và thời gian đáp ứng nhanh là những mục tiêu khó nắm bắt, đặc biệt là đối với các thiết bị truyền động điện hóa hoạt động trong chất lỏng. Điều này là do lực cản của chất lỏng hạn chế chuyển động của thiết bị truyền động và hạn chế sự vận chuyển và tích tụ ion trong vật liệu và cấu trúc điện cực. Trong phòng thí nghiệm của Abidian, anh ấy và nhóm của mình đã cải tiến các phương pháp giải quyết hai lần vấp ngã đó.

“Ống nano bán dẫn hữu cơ của chúng tôi thiết bị điện hóa thể hiện hiệu suất truyền động cao với sự vận chuyển và tích tụ ion nhanh chóng và động lực có thể điều chỉnh được trong chất điện phân lỏng và gel-polymer. Thiết bị này thể hiện một hiệu suất tuyệt vời, bao gồm / biến dạng, biến dạng lớn, phản ứng nhanh và độ ổn định truyền động tuyệt vời, “Abidian nói.

Hiệu suất vượt trội này, ông giải thích, bắt nguồn từ diện tích bề mặt hiệu dụng khổng lồ của cấu trúc ống nano. Diện tích lớn hơn tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển và tích tụ ion, dẫn đến độ điện và độ bền cao.

“Tiêu thụ điện năng thấp / giá trị biến dạng cho thiết bị truyền động OSNT này, ngay cả khi nó hoạt động trong chất điện phân lỏng, đánh dấu một sự cải tiến sâu sắc so với các thiết bị truyền động điện hóa được báo cáo trước đây hoạt động trong chất lỏng và không khí “, Abidian nói. “Chúng tôi đã đánh giá độ ổn định lâu dài. Thiết bị truyền động ống nano bán dẫn hữu cơ này thể hiện độ ổn định lâu dài vượt trội so với các thiết bị truyền động dựa trên polyme liên hợp được báo cáo trước đây hoạt động trong chất điện phân lỏng.”

Actuator discovery outperforms existing technology
Mohammad Reza Abidian, phó giáo sư kỹ thuật y sinh tại Đại học Houston Cullen College of Engineering, đã công bố một bước đột phá với sự phát triển của thiết bị truyền động điện hóa. Tín dụng: Đại học Houston

Tham gia cùng Abidian trong dự án có Mohammadjavad Eslamian, Fereshtehsadat Mirab, Vijay Krishna Raghunathan và Sheereen Majd, tất cả đều đến từ Khoa Kỹ thuật Y sinh tại Đại học Kỹ thuật UH Cullen.

Các chất bán dẫn hữu cơ được sử dụng, được gọi là polyme liên hợp, được phát hiện vào những năm 1970 bởi ba nhà khoa học – Alan J. Heeger, Alan MacDiarmid và Hideki Shirakawa – người đã chiến thắng giải Nobel năm 2000 cho việc khám phá và phát triển các polyme liên hợp.

Đối với một loại thiết bị truyền động mới để vượt qua hiện trạng, sản phẩm cuối cùng phải chứng minh không chỉ có hiệu quả cao (trong trường hợp này là ở cả chất điện phân polyme lỏng và gel) mà còn phải có tuổi thọ cao.

“Để chứng minh các ứng dụng tiềm năng, chúng tôi đã thiết kế và phát triển một đầu dò thần kinh di động quy mô micromet dựa trên bộ vi phản ứng OSNT. Abidian cho biết, lly có thể được cấy vào não, nơi các bản ghi tín hiệu thần kinh bị ảnh hưởng bất lợi, do mô bị tổn thương hoặc sự dịch chuyển của các nơ-ron thần kinh, có thể được tăng cường bằng cách điều chỉnh vị trí của các microcantilevers có thể di chuyển được.

Bước tiếp theo là thử nghiệm trên động vật, sẽ sớm được thực hiện tại Đại học Columbia. Dự kiến ​​sẽ có kết quả sớm vào cuối năm 2021, với các bài kiểm tra dài hạn hơn sẽ tiếp theo.

“Xét về những thành tích đã đạt được cho đến nay , chúng tôi dự đoán các thiết bị điện hóa dựa trên OSNT mới này sẽ giúp thúc đẩy thế hệ tiếp theo của robot mềm, cơ nhân tạo, điện tử sinh học và thiết bị y sinh “, Abidian nói.



Thêm thông tin: Mohammadjavad Eslamian và cộng sự, Ống nano bán dẫn hữu cơ cho thiết bị điện hóa, Tài liệu Chức năng Nâng cao (2021). DOI: 10.1002 / adfm.202105358

Trích dẫn : Các nhà nghiên cứu sử dụng ống nano bán dẫn hữu cơ để tạo ra thiết bị truyền động điện hóa mới (2021, ngày 3 tháng 9) được truy xuất ngày 4 tháng 9 năm 2021 từ https://phys.org/news/ 2021-09-bán dẫn-ống nano-điện hoá-truyền động.html

Tài liệu này có bản quyền. Ngoài bất kỳ giao dịch công bằng nào cho mục đích học tập hoặc nghiên cứu tư nhân, không có phần nào được sao chép mà không có sự cho phép bằng văn bản. Nội dung được cung cấp chỉ phục vụ cho mục đích thông tin.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button