Universitatea din Peking folosește metode de imprimare 3D pentru a face noi progrese în cercetarea compozitelor ceramice piezoelectrice flexibile

Materialele piezoelectrice au o capacitate excelentă de a converti forța mecanică în sarcină electrică și invers. Ceramica piezoelectrică, cum ar fi titanatul de zirconat de plumb, niobat de magneziu de plumb-titanat de plumb, etc. au fost utilizate pe scară largă în senzori, actuatoare, traductoare și colectoare de energie. Cu toate acestea, cel materialul piezoceramic în sine este fragil. Pentru materialele ceramice tradiționale, flexibilitatea mecanică și piezoelectricitatea sunt două proprietăți contradictorii. Îmbunătățirea unei performanțe dăunează de obicei celuilalt. De exemplu, ceramicele pe bază de titanat de zirconat de plumb au proprietăți piezoelectrice mai mari, dar datorită fragilității lor inerente, ceramicele pe bază de titanat de zirconat de plumb nu sunt potrivite pentru integrarea directă în dispozitive electronice flexibile. Pentru a extinde aplicarea materialelor piezoelectrice în detecția flexibilă și în alte domenii, este necesar să se dezvolte materiale compozite ceramice piezoelectrice flexibile care au atât flexibilitate mecanică, cât și răspuns la vibrațiile mecanice ale mediului sau stimulii externi.

sau structura de heterojuncție, coeficientul de tensiune piezoelectric al polarizat Materialul compozit piezoelectric a fost de asemenea îmbunătățit semnificativ, care poate ajunge la 400×10-3 V m N -1. Cercetările ulterioare au descoperit că materialul compozit piezoelectric imprimat 3D polarizat are o sensibilitate ridicată la atingerile ușoare ale degetelor și are un răspuns mare de tensiune la impactul obiectelor în cădere liberă; prin cuplare electromecanica, poate fi eficient Energia mecanica de intrare este convertita in energie electrica, iar 20 de lumini comerciale cu LED-uri rosii pot fi aprinse fara a utiliza nicio unitate de stocare a incarcarii. Rezultatele acestei cercetări se așteaptă să aibă un potențial important de aplicare în viitoarele dispozitive electronice flexibile portabile, detecție flexibilă robotică și recunoaștere a biosemnalului, precum și recuperarea energiei mecanice.

Motor cu ultrasunete care prezintă o mare putere în echipamentele medicale

Sursă de alimentare pentru micro-mașini medicale-USM

 

Principala problemă a cercetării actuale în domeniul sistemelor micromecanice biomedicale este găsirea unei surse de energie mică, pe termen lung, și ambalarea medicamentului într-o capsulă sau pachet și efectuarea verificărilor și monitorizării. Dispozitivele și sistemele de livrare a medicamentelor fabricate prin tehnologia de micro-producție au în prezent multe tehnologii avansate, în special în livrarea de medicamente prin micro-sonde și eliberarea medicamentelor injectate în corpul uman.

Microsistemul cu jet pentru livrarea medicamentelor include micromotoare cu ultrasunete sau micropompe piezoelectrice, plasturi de electroforeză și pastile inteligente. Motoarele cu ultrasunete sunt folosite ca putere a dispozitivelor micro-medicale pentru a ghida dispozitivele medicale de tracțiune în corpul uman sau pentru a furniza medicamente în corpul uman.

 

USM arată o mare putere în echipamentele medicale

În procesul de transplant de gene și de inseminare artificială, introducerea unei pipete minuscule în citoplasmă este o operație indispensabilă. Când Traductoarele piezoceramice funcționează cu un actuator hidraulic tradițional, datorită elasticității membranei celulare, întreaga celulă va fi foarte deformată, iar această deformare excesivă va cauza deteriorarea nucleului celular. Laboratorul a dezvoltat un set de sistem de microprocesare pentru manipularea celulelor, care utilizează un motor ultrasonic liniar de impact pentru a obține o mișcare lină, fără deformare majoră a membranei celulare.

 

Motoarele cu ultrasunete cu mai multe grade de libertate sunt, de asemenea, utilizate în operațiile chirurgicale. Motorul ultrasonic cilindric cu mai multe grade de libertate dezvoltat este aplicat penselor chirurgicale și este propusă o metodă de rețea neuronală pentru a controla cu precizie unghiul de rotație al pensei.

În endoscopul cu capsulă, modul de a controla rotația și focalizarea lentilei este o problemă dificilă. Utilizarea unui nou micromotor cu ultrasunete de tip tub piezoelectric oferă o soluție la această problemă. Îmbunătățirea cheie constă în utilizarea unui gol Motor cu ultrasunete cu tub ceramic piezoelectric  și o prismă cu suprafață de focalizare. Fibra optică este introdusă în motorul cu ultrasunete gol, lumina este colimată de lentila cu autofocalizare și apoi reflectată de prismă, până când iese, este focalizată de o suprafață asferică. Când motorul funcționează, poate conduce lentila de autofocalizare și prisma să se rotească în același timp, astfel încât să realizeze scanarea circulară. Acest lucru poate scurta semnificativ distanța de lucru a sistemului optic și poate îmbunătăți rezoluția laterală. În același timp, deoarece fibra optică și motorul sunt pe aceeași parte, lungimea sondei este scurtată și sunt evitate probleme precum firul motorului care blochează imaginea.

 

USM este foarte potrivit pentru RMN

 

Deoarece motorul cu ultrasunete nu generează un câmp magnetic în sine și nu este supus interferenței câmpului magnetic, este foarte practic pentru rezonanța magnetică nucleară. Când un pacient este supus unui examen RMN, trebuie să injecteze soluție medicamentoasă, iar injecția necesită o viteză constantă. Cel mai bun mod este de a conduce motorul la o viteză constantă, dar motorul electromagnetic tradițional generează în sine un câmp magnetic, care interferează cu imaginea. Utilizarea motoarelor cu ultrasunete nu va fi.