Universitas Peking menggunakan metode pencetakan 3D untuk membuat kemajuan baru dalam penelitian komposit keramik piezoelektrik fleksibel

Bahan piezoelektrik mempunyai kemampuan yang sangat baik dalam mengubah gaya mekanik menjadi muatan listrik dan sebaliknya. Keramik piezoelektrik seperti timbal zirkonat titanat, timbal magnesium niobate-timah titanat, dll. telah banyak digunakan dalam sensor, aktuator, transduser, dan pemanen energi. Namun, itu bahan piezoceramics itu sendiri rapuh. Untuk bahan keramik tradisional, fleksibilitas mekanik dan piezoelektrik adalah dua sifat yang bertentangan. Meningkatkan satu kinerja biasanya merusak kinerja lainnya. Misalnya, keramik berbasis timbal zirkonat titanat memiliki sifat piezoelektrik yang lebih tinggi, namun karena kerapuhan yang melekat, keramik berbasis timbal zirkonat titanat tidak cocok untuk diintegrasikan langsung ke perangkat elektronik fleksibel. Untuk memperluas penerapan bahan piezoelektrik dalam penginderaan fleksibel dan bidang lainnya, perlu dikembangkan bahan komposit keramik piezoelektrik fleksibel yang memiliki fleksibilitas mekanis dan respons terhadap getaran mekanis lingkungan atau rangsangan eksternal.

atau struktur heterojungsi, koefisien tegangan piezoelektrik terpolarisasi material komposit piezoelektrik juga telah ditingkatkan secara signifikan, yang dapat mencapai 400×10-3 V m N -1. Penelitian lebih lanjut menemukan bahwa material komposit piezoelektrik cetak 3D terpolarisasi memiliki sensitivitas tinggi terhadap ketukan ringan oleh jari, dan memiliki respons tegangan besar terhadap benturan benda jatuh bebas; melalui kopling elektromekanis, energi mekanik masukan dapat diubah menjadi energi listrik secara efektif, dan 20 lampu LED merah komersial dapat dinyalakan tanpa menggunakan unit penyimpanan muatan apa pun. Hasil penelitian ini diharapkan memiliki potensi penerapan penting pada perangkat elektronik fleksibel yang dapat dipakai di masa depan, penginderaan fleksibel robotik dan pengenalan biosignal, serta pemulihan energi mekanik.

Motor ultrasonik yang menunjukkan kekuatan besar pada peralatan medis

Sumber listrik mesin mikro medis-USM

 

Masalah utama penelitian saat ini di bidang sistem mikromekanik biomedis adalah menemukan sumber tenaga yang kecil dan berjangka panjang, mengemas obat ke dalam kapsul atau kemasan, serta melakukan verifikasi dan pemantauan. Alat dan sistem penghantaran obat yang diproduksi dengan teknologi mikromanufaktur saat ini telah banyak memiliki teknologi canggih, terutama dalam penghantaran obat melalui mikroprobe dan pelepasan obat yang disuntikkan ke dalam tubuh manusia.

Sistem mikro jet untuk penghantaran obat mencakup motor mikro ultrasonik atau pompa piezoelektrik mikro, plester elektroforesis, dan pil pintar. Motor ultrasonik digunakan sebagai kekuatan perangkat mikro medis untuk memandu traksi perangkat medis ke dalam tubuh manusia atau mengantarkan obat ke tubuh manusia.

 

USM menunjukkan kekuatan besar dalam peralatan medis

Dalam proses transplantasi gen dan inseminasi buatan, memasukkan pipet kecil ke dalam sitoplasma merupakan operasi yang sangat diperlukan. Kapan transduser piezoceramics beroperasi dengan aktuator hidrolik tradisional, karena elastisitas membran sel, seluruh sel akan mengalami deformasi besar, dan deformasi yang berlebihan ini akan menyebabkan kerusakan pada inti sel. Laboratorium telah mengembangkan serangkaian sistem pemrosesan mikro manipulasi sel, yang menggunakan motor ultrasonik dampak linier untuk mencapai gerakan halus tanpa deformasi besar pada membran sel.

 

Motor ultrasonik multi-derajat kebebasan juga digunakan dalam operasi bedah. Motor ultrasonik multi-derajat kebebasan silinder yang dikembangkan diterapkan pada forsep bedah, dan metode jaringan saraf diusulkan untuk mengontrol sudut rotasi forsep secara tepat.

Pada endoskopi kapsul, cara mengontrol putaran dan fokus lensa merupakan masalah yang sulit. Penggunaan motor mikro ultrasonik tipe tabung piezoelektrik baru memberikan solusi untuk masalah ini. Peningkatan utama terletak pada penggunaan hollow motor ultrasonik tabung keramik piezoelektrik  dan prisma dengan permukaan fokus. Serat optik dimasukkan ke dalam motor ultrasonik berongga, cahaya dikolimasi oleh lensa pemfokusan sendiri, kemudian dipantulkan oleh prisma, hingga keluar, difokuskan oleh permukaan asferis. Saat motor bekerja, ia dapat menggerakkan lensa pemfokusan otomatis dan prisma untuk berputar pada saat yang bersamaan, sehingga mewujudkan pemindaian melingkar. Hal ini secara signifikan dapat memperpendek jarak kerja sistem optik dan meningkatkan resolusi lateral. Pada saat yang sama, karena serat optik dan motor berada pada sisi yang sama, panjang probe diperpendek, dan masalah seperti kabel motor yang menghalangi pencitraan dapat dihindari.

 

USM sangat cocok untuk NMR

 

Karena motor ultrasonik tidak menghasilkan medan magnet dengan sendirinya, dan tidak terkena gangguan medan magnet, maka sangat praktis untuk resonansi magnetik nuklir. Ketika seorang pasien menjalani pemeriksaan MRI, ia perlu menyuntikkan larutan obat, dan penyuntikannya memerlukan kecepatan yang konstan. Cara terbaik adalah menggerakkan motor pada kecepatan konstan, namun motor elektromagnetik tradisional itu sendiri menghasilkan medan magnet, yang mengganggu pencitraan. Penggunaan motor ultrasonik tidak akan.