Peking Universiteit gebruik 3D-drukmetodes om nuwe vordering te maak in die navorsing van buigsame piëso-elektriese keramiekkomposiete

Piëso-elektriese materiale het 'n uitstekende vermoë om meganiese krag in elektriese lading om te skakel en omgekeerd. Piëso-elektriese keramiek soos loodsirkonaattitanaat, loodmagnesiumniobaat-loodtitanaat, ens. is wyd gebruik in sensors, aktuators, omskakelaars en energie-stropers. Die piëzokeramiese materiaal self is bros. Vir tradisionele keramiekmateriale is meganiese buigsaamheid en piëzo-elektrisiteit twee teenstrydige eienskappe. Die verbetering van een prestasie beskadig gewoonlik die ander. Byvoorbeeld, loodsirkonaat-titanaat-gebaseerde keramiek het hoër piëzo-elektriese eienskappe, maar as gevolg van hul inherente brosheid, is loodsirkonaat-titanaat-gebaseerde keramiek nie geskik vir direkte integrasie in buigsame elektroniese toestelle nie. Ten einde die toepassing van piëso-elektriese materiale in buigsame waarneming en ander velde te verbreed, is dit nodig om buigsame piëso-elektriese keramiek saamgestelde materiale te ontwikkel wat beide meganiese buigsaamheid en reaksie op omgewings meganiese vibrasies of eksterne stimuli het.

of heterojunction-struktuur, die piëso-elektriese spanningskoëffisiënt van die gepolariseerde piëzo-elektriese saamgestelde materiaal is ook aansienlik verbeter, wat 400×10-3 V m N -1 kan bereik. Verdere navorsing het bevind dat die gepolariseerde 3D-gedrukte piëso-elektriese saamgestelde materiaal 'n hoë sensitiwiteit vir effense vingerkrane het, en 'n groot spanningsreaksie op die impak van vryvallende voorwerpe het; deur elektromeganiese koppeling kan dit effektief Die meganiese insette energie word omgeskakel in elektriese energie, en 20 kommersiële rooi LED-ligte kan verlig word sonder om enige ladingstooreenheid te gebruik. Die resultate van hierdie navorsing sal na verwagting belangrike toepassingspotensiaal hê in toekomstige buigsame draagbare elektroniese toestelle, robotiese buigsame waarneming en bioseinherkenning, sowel as meganiese energieherwinning.

Ultrasoniese motor wat groot krag in mediese toerusting toon

Mediese mikro-masjien kragbron-USM

 

Die hoofprobleem van die huidige navorsing op die gebied van biomediese mikromeganiese stelsels is om 'n klein, langtermyn kragbron te vind, en om die medisyne in 'n kapsule of pakkie te pak, en verifikasie en monitering uit te voer. Dwelmafleweringstoestelle en -stelsels wat deur mikro-vervaardigingstegnologie vervaardig word, het tans baie gevorderde tegnologieë, veral in die aflewering van dwelms deur mikro-probes en die vrystelling van dwelms wat in die menslike liggaam ingespuit word.

Die straalmikrostelsel vir dwelmaflewering sluit mikro-ultrasoniese motors of mikro-piezo-elektriese pompe, elektroforesepleisters en slim pille in. Ultrasoniese motors word gebruik as die krag van mikro-mediese toestelle om die traksie mediese toestelle in die menslike liggaam te lei of dwelms aan die menslike liggaam te lewer.

 

USM toon groot krag in mediese toerusting

In die proses van geenoorplanting en kunsmatige inseminasie is die inbring van 'n piepklein pipet in die sitoplasma 'n onontbeerlike operasie. Wanneer piëzokeramiese transduktors werk met 'n tradisionele hidrouliese aktuator, as gevolg van die elastisiteit van die selmembraan, sal die hele sel van grootliks vervorm word, en hierdie oormatige vervorming sal skade aan die selkern veroorsaak. Die laboratorium het 'n stel selmanipulasie-mikro-verwerkingstelsel ontwikkel, wat 'n impak lineêre ultrasoniese motor gebruik om 'n gladde beweging te verkry sonder groot vervorming van die selmembraan.

 

Multi-graad-van-vryheid ultrasoniese motors word ook gebruik in chirurgiese operasies. Die ontwikkelde silindriese multi-vryheid-ultrasoniese motor word op chirurgiese tang toegepas, en 'n neurale netwerkmetode word voorgestel om die rotasiehoek van die tang presies te beheer.

In die kapsule-endoskoop is hoe om die rotasie en fokus van die lens te beheer 'n moeilike probleem. Die gebruik van 'n nuwe piëzo-elektriese buis-tipe ultrasoniese mikro-motor bied 'n oplossing vir hierdie probleem. Die belangrikste verbetering lê in die gebruik van 'n holte piëzo-elektriese keramiekbuis  ultrasoniese motor en 'n prisma met 'n fokusoppervlak. Die optiese vesel word in die hol ultrasoniese motor geplaas, die lig word gekollimeer deur die selffokuserende lens, en dan weerkaats deur die prisma, totdat dit uitkom, word dit deur 'n asferiese oppervlak gefokus. Wanneer die motor werk, kan dit die selffokuslens en die prisma dryf om gelyktydig te draai, om die sirkelvormige skandering te realiseer. Dit kan die werkafstand van die optiese stelsel aansienlik verkort en die laterale resolusie verbeter. Terselfdertyd, omdat die optiese vesel en die motor aan dieselfde kant is, word die lengte van die sonde verkort, en probleme soos die motordraad wat die beelding blokkeer, word vermy.

 

USM is baie geskik vir KMR

 

Omdat die ultrasoniese motor nie 'n magnetiese veld op sigself genereer nie, en nie onderhewig is aan magnetiese veldinterferensie nie, is dit baie prakties vir kernmagnetiese resonansie. Wanneer 'n pasiënt 'n MRI-ondersoek ondergaan, moet hy medisinale oplossing inspuit, en die inspuiting vereis 'n konstante spoed. Die beste manier is om die motor teen 'n konstante spoed aan te dryf, maar die tradisionele elektromagnetiese motor genereer self 'n magnetiese veld, wat inmeng met die beeldvorming. Die gebruik van ultrasoniese motors sal nie.