Пекінскі ўніверсітэт выкарыстоўвае метады 3D-друку для дасягнення новых поспехаў у даследаванні гнуткіх п'езаэлектрычных керамічных кампазітаў

П'езаэлектрычныя матэрыялы валодаюць выдатнай здольнасцю пераўтвараць механічную сілу ў электрычны зарад і наадварот. П'езаэлектрычная кераміка, такая як цырканат-тытанат свінцу, ніябат-магнію-тытанат свінцу і інш., шырока выкарыстоўваецца ў датчыках, прывадах, пераўтваральніках і камбайнах для збору энергіі. Аднак, ст сам матэрыял п'езакерамікі далікатны. Для традыцыйных керамічных матэрыялаў механічная гнуткасць і п'езаэлектрычнасць - дзве супярэчлівыя ўласцівасці. Паляпшэнне аднаго паказчыка звычайна шкодзіць другому. Напрыклад, кераміка на аснове тытаната цырканата свінцу мае больш высокія п'езаэлектрычныя ўласцівасці, але з-за ўласцівай ім далікатнасці кераміка на аснове тытаната цырканата свінцу не падыходзіць для прамой інтэграцыі ў гнуткія электронныя прылады. Для таго, каб пашырыць прымяненне п'езаэлектрычных матэрыялаў у гнуткім зандзіраванні і іншых галінах, неабходна распрацаваць гнуткія п'езаэлектрычныя керамічныя кампазітныя матэрыялы, якія валодаюць як механічнай гнуткасцю, так і рэакцыяй на механічныя вібрацыі навакольнага асяроддзя або знешнія раздражняльнікі.

або структура гетэрапераходу, каэфіцыент п'езаэлектрычнага напружання палярызаваны п'езаэлектрычны кампазітны матэрыял таксама быў значна палепшаны, які можа дасягаць 400×10-3 В м Н -1. Далейшыя даследаванні паказалі, што палярызаваны 3D-друкаваны п'езаэлектрычны кампазітны матэрыял мае высокую адчувальнасць да лёгкіх націсканняў пальцаў і мае вялікую рэакцыю напругі на ўдар свабодна падаючых аб'ектаў; з дапамогай электрамеханічнага злучэння, ён можа быць эфектыўна Уваходная механічная энергія пераўтворыцца ў электрычную, і 20 камерцыйных чырвоных святлодыёдных ліхтароў можна запальваць без выкарыстання блока захоўвання зарада. Чакаецца, што вынікі гэтага даследавання будуць мець важны патэнцыял прымянення ў будучых гнуткіх носных электронных прыладах, рабатызаваных гнуткіх зандзіраваннях і распазнаванні біясігналаў, а таксама ў аднаўленні механічнай энергіі.

Ультрагукавы рухавік, які паказвае вялікую магутнасць у медыцынскім абсталяванні

Медыцынская мікрамашынная крыніца харчавання-УСМ

 

Асноўная праблема сучасных даследаванняў у галіне біямедыцынскіх мікрамеханічных сістэм - знайсці невялікую доўгатэрміновую крыніцу харчавання, спакаваць лекі ў капсулу або ўпакоўку, правесці праверку і маніторынг. Прылады і сістэмы дастаўкі лекаў, вырабленыя з дапамогай тэхналогіі мікравытворчасці, у цяперашні час маюць мноства перадавых тэхналогій, асабліва ў галіне дастаўкі лекаў праз мікразонды і выпуску лекаў, якія ўводзяцца ў арганізм чалавека.

Рэактыўная мікрасістэма для дастаўкі лекаў уключае мікраўльтрагукавыя рухавікі або мікрап'езаэлектрычныя помпы, электрафарэзныя пластыры і разумныя таблеткі. Ультрагукавыя рухавікі выкарыстоўваюцца ў якасці магутнасці мікрамедыцынскіх прылад для накіравання цягавых медыцынскіх прылад у цела чалавека або дастаўкі лекаў у арганізм чалавека.

 

USM паказвае вялікую моц у медыцынскім абсталяванні

У працэсе трансплантацыі генаў і штучнага апладнення ўвядзенне малюсенькай піпеткі ў цытаплазму - незаменная аперацыя. Калі п'езакерамічныя пераўтваральнікі працуюць з традыцыйным гідраўлічным прывадам, з-за эластычнасці клеткавай мембраны ўся клетка будзе моцна дэфармавана, і гэтая празмерная дэфармацыя прывядзе да пашкоджання клеткавага ядра. Лабараторыя распрацавала набор сістэмы мікраапрацоўкі клетак, якая выкарыстоўвае ўдарны лінейны ультрагукавой рухавік для дасягнення плаўнага руху без сур'ёзнай дэфармацыі клеткавай мембраны.

 

Ультрагукавыя рухавікі з некалькімі ступенямі свабоды таксама выкарыстоўваюцца ў хірургічных аперацыях. Распрацаваны цыліндрычны ультрагукавы рухавік з некалькімі ступенямі свабоды прымяняецца да хірургічных шчыпцоў, а метад нейроннай сеткі прапануецца для дакладнага кантролю вугла павароту шчыпцоў.

У капсульным эндаскопе складаная праблема - як кіраваць кручэннем і факусоўкай лінзы. Выкарыстанне новага ультрагукавога мікрарухавіка тыпу п'езаэлектрычнай трубкі дае рашэнне гэтай праблемы. Ключавое паляпшэнне заключаецца ў выкарыстанні дупла п'езаэлектрычная керамічная трубка  ультрагукавой рухавік і прызма з факусуюць паверхняй. Аптычнае валакно ўстаўляецца ў полы ультрагукавы рухавік, святло калімуецца самафакусуючай лінзай, а затым адлюстроўваецца прызмай, пакуль не выйдзе, яно факусуецца асферычнай паверхняй. Калі рухавік працуе, ён можа адначасова круціцца самафакусуючай лінзай і прызмай, каб рэалізаваць кругавое сканаванне. Гэта можа значна скараціць працоўную адлегласць аптычнай сістэмы і палепшыць бакавое дазвол. У той жа час, паколькі аптычнае валакно і рухавік знаходзяцца на адным баку, даўжыня зонда скарачаецца, і ўхіляюцца такія праблемы, як провад рухавіка, які блакуе малюнак.

 

USM вельмі падыходзіць для ЯМР

 

Паколькі ультрагукавы рухавік сам па сабе не стварае магнітнае поле і не падвяргаецца ўздзеянню магнітнага поля, ён вельмі практычны для ядзернага магнітнага рэзанансу. Калі пацыент праходзіць МРТ, яму неабходна ўводзіць лекавы раствор, прычым ін'екцыя патрабуе пастаяннай хуткасці. Лепшы спосаб - кіраваць рухавіком з пастаяннай хуткасцю, але традыцыйны электрамагнітны рухавік сам стварае магнітнае поле, якое перашкаджае візуалізацыі. Выкарыстання ультрагукавых рухавікоў не будзе.