很可惜 T 。T 您现在还不是作者身份,不能自主发稿哦~
如有投稿需求,请把文章发送到邮箱admin@aa.com,一经录用会有专人和您联系
咨询如何成为春羽作者请联系:切齿痛恨网小羽毛
01研究背景
电子垃圾的同济增长促使人们越来越重视传感材料和设备的范式转变,迫切需要具有生物降解性和吸收性的大学的全度压新型传感电子器件。因此,研究应用开发基于天然生物原材料的基于极体解高及体监测“绿色”柔性电子设备是未来可持续发展的关键。
02研究概述
基于功能化导电聚合物的双极生物生物设计,研究团队设计了功能化聚苯胺基时序黏附水凝胶贴片。性驻信号它可以实现心脏的可降同步机械生理监测和电耦合治疗,并牢固附着在心脏表面监测心脏的灵敏力传力学机械运动和电活动(1)本研究基于多孔聚乳酸(PLA)驻极体薄膜开发了一种全可生物降解的压力传感器,并展示了其在生物力学信号监测中的感器应用潜力。得益于锯齿状波纹结构PLA驻极体膜的内外优异压缩变形特性、良好的同济回弹性及双极性电荷储存能力,所制备的大学的全度压传感器的压力灵敏度高达10 V/kPa,压强检测范围为0.03-62.4 kPa,研究应用压力分辨率为0.91%,基于极体解高及体监测响应/恢复时间(~17 ms),双极生物生物并在30,000 次的压缩循环后保持性能稳定。此外,传感器的所有组成材料都表现出良好的生物相容性,通过调整封装层的厚度,成功实现压力传感器在生理环境中的寿命调控。本研究设计制备的环境友好型传感器在可穿戴设备和植入式生物医学设备中具有重要的应用潜力。
(1)本研究基于多孔聚乳酸(PLA)驻极体薄膜开发了一种全可生物降解的压力传感器,并展示了其在生物力学信号监测中的应用潜力。得益于锯齿状波纹结构PLA驻极体膜的优异压缩变形特性、良好的回弹性及双极性电荷储存能力,所制备的传感器的压力灵敏度高达10 V/kPa,压强检测范围为0.03-62.4 kPa,压力分辨率为0.91%,响应/恢复时间(~17 ms),并在30,000 次的压缩循环后保持性能稳定。此外,传感器的所有组成材料都表现出良好的生物相容性,通过调整封装层的厚度,成功实现压力传感器在生理环境中的寿命调控。本研究设计制备的环境友好型传感器在可穿戴设备和植入式生物医学设备中具有重要的应用潜力。
图1:全可降解型压力传感器在“以人为中心”的生物电子器件中的应用潜力及生态友好性
(图片来自原文)
(2)驻极体中“真实”电荷的存在是目标传感器正常工作的基本条件,其存储电荷量的多少直接影响传感器的输出性能。本研究首先采用正、负电晕极化装置对多孔PLA进行极化处理。接着,测试了正/负电晕极化后,样品表面电位在室温环境下的时间衰减特性曲线。结果表明,样品表面电位在最初5天内有一个明显的衰减,但随着储存时间的延长,表面电位趋于稳定,160天后,稳定后的表面电位绝对值仍在1 kV以上,为初始值的40%。与此同时,在室温环境下储存180天后,致密PLA薄膜仅保留了约10%的初始表面电位值,表明多孔微结构在改善PLA驻极体电荷储存稳定性上的有效性。
图2:多孔PLA驻极体的电晕极化工艺示意图及电荷储存稳定性
(表格来自原文)
(3)明确多孔PLA驻极体的电荷储存性能后,设计制备了基于该薄膜的压力传感器。首先采用折纸工艺折叠多孔PLA薄膜,制成锯齿状波纹结构薄膜。接着采用针-板电晕极化装置对波纹结构PLA薄膜进行极化处理,当电晕针与材料之间的电压超过空气气隙的Paschen 阈值电压时,就会导致空气的电离产生大量的带电离子。最后,将极化好的双极性波纹状PLA薄膜层嵌入两片金属钼(Mo)电极中间,制成基于双极性驻极体的全生物可降解压力传感器。整个制作过程无需借助复杂的工艺技术,材料处理简单,易于低成本、大规模制备。
驻极体基压力传感器是一种自供电有源传感器,工作机制主要基于静电效应。极化后的锯齿状波纹结构PLA驻极体薄膜上下表面带相反极性的电荷,其分别在上电极和下电极上感应与薄膜相对面相反极性的电荷,当受到外部压力作用时,波纹结构PLA驻极体薄膜受压变形,气隙层厚度发生改变,使得上下电极上的感应电荷量发生改变,从而在外电路中检测到电学输出信号。类似地,当外力撤去后,波纹结构PLA驻极体薄膜恢复到初始状态,在外电路中检测到相反方向的电流信号。感应电荷将通过外部电路来回流动,以实现与驻极体膜和电极之间的气隙厚度变化的电位平衡,从而产生交替的电学输出信号。
图3:生物可降解型压力传感器的结构设计、制备工艺及工作机理
(图片来自原文)
(4)本研究中PLA薄膜上下两面带相反极性的电荷,与相同结构的单面带极性电荷的PLA薄膜来说,器件在电学输出方面具有更大的优势。这是因为PLA驻极体薄膜储存正/负电荷的能力是相似的,双极性驻极体的等效电荷密度是单极性驻极体的2倍,并且两个气隙层厚度在外力作用下都会发生改变,所以双极性驻极体器件在电学输出方面更有优势。我们测试了单极性和双极性器件在不同外加压强下的输出电压,结果显示,在相同的外部压强下,双极性器件的输出电压约为单极性器件的2倍,具有更优异的压力传感灵敏度。
图4:基于双极性驻极体压力传感器的性能优越性
(图片来自原文)
(5)本研究对双极性驻极体压力传感器的机电传感特性进行了系统表征,包括灵敏度、压强检测范围、预加载压强依赖性、压力分辨率、频率特性和响应时间等。结果表明,压力传感器的压力灵敏度可高达10 V/kPa,压强响应范围为0.03-62.4 kPa,压力分辨率为0.91%,相应/恢复时间为17 ms,并且具有稳定的频率以及加速度响应能力。
图5:压力传感器的机电传感特性
(图片来自原文)
(6)评估传感器在不同环境下的机电传感稳定性。新制备的压力传感器初始“等效”压电d33系数可达~30,000 pC/N,远高于相应的多孔PLA铁电驻极体,在室温环境下储存200天后,稳定的压电d33系数在5,000-10,000 pC/N之间。此外,传感器呈现出令人满意的耐热性以及优异的机械耐久性。
图6:压力传感器的电学和机械稳定性
(图片来自原文)
(7)得益于上述性能评估,团队展示了压力传感器感知手部运动的一系列尝试,包括不同形式的触摸、抓握、动态称重以及手掌的开合运动,证实了传感器可以采集高质量的体外生物力学信号。
图7:体外生物力学信号监测应用
(图片来自原文)
(8)为了进一步扩展生物可降解型压力传感器的潜在生物医学应用,构建了PLA/PBAT封装的器件,并在SD大鼠体内测试了其生物力学信号监测能力。结果表明,传感器具有良好生物安全性以及优异的体内生物力学信号探测能力,在植入式医疗设备中具有巨大的应用潜力。
图8:体内生物力学信号监测应用
(图片来自原文)
03研究意义
本研究在生物电子低碳和可持续发展的背景下,文中报道的压力传感器实现了多性能集成,提供了生物可降解材料可控制备和传感器独特的结构设计新方案,有望推动面向实际应用的可持续电子设备研究。
来源:BME康复工程分会
声明:转载此文是出于传递更多信息之目的,若有来源标注措误或侵犯了您的合法权益,请与我们联系,我们将及时更正、删除,谢谢。
本文为作者独立观点,不代表切齿痛恨网立场,未经允许不得转载。
我们致力于提供一个高质量内容的交流平台。为落实国家互联网信息办公室“依法管网、依法办网、依法上网”的要求,为完善跟帖评论自律管理,为了保护用户创造的内容、维护开放、真实、专业的平台氛围,我们团队将依据本公约中的条款对注册用户和发布在本平台的内容进行管理。平台鼓励用户创作、发布优质内容,同时也将采取必要措施管理违法、侵权或有其他不良影响的网络信息。
一、根据《网络信息内容生态治理规定》《中华人民共和国未成年人保护法》等法律法规,对以下违法、不良信息或存在危害的行为进行处理。
1. 违反法律法规的信息,主要表现为:
1)反对宪法所确定的基本原则;
2)危害国家安全,泄露国家秘密,颠覆国家政权,破坏国家统一,损害国家荣誉和利益;
3)侮辱、滥用英烈形象,歪曲、丑化、亵渎、否定英雄烈士事迹和精神,以侮辱、诽谤或者其他方式侵害英雄烈士的姓名、肖像、名誉、荣誉;
4)宣扬恐怖主义、极端主义或者煽动实施恐怖活动、极端主义活动;
5)煽动民族仇恨、民族歧视,破坏民族团结;
6)破坏国家宗教政策,宣扬邪教和封建迷信;
7)散布谣言,扰乱社会秩序,破坏社会稳定;
8)宣扬淫秽、色情、赌博、暴力、凶杀、恐怖或者教唆犯罪;
9)煽动非法集会、结社、游行、示威、聚众扰乱社会秩序;
10)侮辱或者诽谤他人,侵害他人名誉、隐私和其他合法权益;
11)通过网络以文字、图片、音视频等形式,对未成年人实施侮辱、诽谤、威胁或者恶意损害未成年人形象进行网络欺凌的;
12)危害未成年人身心健康的;
13)含有法律、行政法规禁止的其他内容;
2. 不友善:不尊重用户及其所贡献内容的信息或行为。主要表现为:
1)轻蔑:贬低、轻视他人及其劳动成果;
2)诽谤:捏造、散布虚假事实,损害他人名誉;
3)嘲讽:以比喻、夸张、侮辱性的手法对他人或其行为进行揭露或描述,以此来激怒他人;
4)挑衅:以不友好的方式激怒他人,意图使对方对自己的言论作出回应,蓄意制造事端;
5)羞辱:贬低他人的能力、行为、生理或身份特征,让对方难堪;
6)谩骂:以不文明的语言对他人进行负面评价;
7)歧视:煽动人群歧视、地域歧视等,针对他人的民族、种族、宗教、性取向、性别、年龄、地域、生理特征等身份或者归类的攻击;
8)威胁:许诺以不良的后果来迫使他人服从自己的意志;
3. 发布垃圾广告信息:以推广曝光为目的,发布影响用户体验、扰乱本网站秩序的内容,或进行相关行为。主要表现为:
1)多次发布包含售卖产品、提供服务、宣传推广内容的垃圾广告。包括但不限于以下几种形式:
2)单个帐号多次发布包含垃圾广告的内容;
3)多个广告帐号互相配合发布、传播包含垃圾广告的内容;
4)多次发布包含欺骗性外链的内容,如未注明的淘宝客链接、跳转网站等,诱骗用户点击链接
5)发布大量包含推广链接、产品、品牌等内容获取搜索引擎中的不正当曝光;
6)购买或出售帐号之间虚假地互动,发布干扰网站秩序的推广内容及相关交易。
7)发布包含欺骗性的恶意营销内容,如通过伪造经历、冒充他人等方式进行恶意营销;
8)使用特殊符号、图片等方式规避垃圾广告内容审核的广告内容。
4. 色情低俗信息,主要表现为:
1)包含自己或他人性经验的细节描述或露骨的感受描述;
2)涉及色情段子、两性笑话的低俗内容;
3)配图、头图中包含庸俗或挑逗性图片的内容;
4)带有性暗示、性挑逗等易使人产生性联想;
5)展现血腥、惊悚、残忍等致人身心不适;
6)炒作绯闻、丑闻、劣迹等;
7)宣扬低俗、庸俗、媚俗内容。
5. 不实信息,主要表现为:
1)可能存在事实性错误或者造谣等内容;
2)存在事实夸大、伪造虚假经历等误导他人的内容;
3)伪造身份、冒充他人,通过头像、用户名等个人信息暗示自己具有特定身份,或与特定机构或个人存在关联。
6. 传播封建迷信,主要表现为:
1)找人算命、测字、占卜、解梦、化解厄运、使用迷信方式治病;
2)求推荐算命看相大师;
3)针对具体风水等问题进行求助或咨询;
4)问自己或他人的八字、六爻、星盘、手相、面相、五行缺失,包括通过占卜方法问婚姻、前程、运势,东西宠物丢了能不能找回、取名改名等;
7. 文章标题党,主要表现为:
1)以各种夸张、猎奇、不合常理的表现手法等行为来诱导用户;
2)内容与标题之间存在严重不实或者原意扭曲;
3)使用夸张标题,内容与标题严重不符的。
8.「饭圈」乱象行为,主要表现为:
1)诱导未成年人应援集资、高额消费、投票打榜
2)粉丝互撕谩骂、拉踩引战、造谣攻击、人肉搜索、侵犯隐私
3)鼓动「饭圈」粉丝攀比炫富、奢靡享乐等行为
4)以号召粉丝、雇用网络水军、「养号」形式刷量控评等行为
5)通过「蹭热点」、制造话题等形式干扰舆论,影响传播秩序
9. 其他危害行为或内容,主要表现为:
1)可能引发未成年人模仿不安全行为和违反社会公德行为、诱导未成年人不良嗜好影响未成年人身心健康的;
2)不当评述自然灾害、重大事故等灾难的;
3)美化、粉饰侵略战争行为的;
4)法律、行政法规禁止,或可能对网络生态造成不良影响的其他内容。
二、违规处罚
本网站通过主动发现和接受用户举报两种方式收集违规行为信息。所有有意的降低内容质量、伤害平台氛围及欺凌未成年人或危害未成年人身心健康的行为都是不能容忍的。
当一个用户发布违规内容时,本网站将依据相关用户违规情节严重程度,对帐号进行禁言 1 天、7 天、15 天直至永久禁言或封停账号的处罚。当涉及欺凌未成年人、危害未成年人身心健康、通过作弊手段注册、使用帐号,或者滥用多个帐号发布违规内容时,本网站将加重处罚。
三、申诉
随着平台管理经验的不断丰富,本网站出于维护本网站氛围和秩序的目的,将不断完善本公约。
如果本网站用户对本网站基于本公约规定做出的处理有异议,可以通过「建议反馈」功能向本网站进行反馈。
(规则的最终解释权归属本网站所有)