越來越多的人查出心衰！醫(yī)生含淚苦勸：罪魁禍?zhǔn)滓丫境?，這些少吃
關(guān)鍵詞：心衰
2012-11-14
導(dǎo)讀：
美國斯坦福大學(xué)研制出首個(gè)具有敏銳觸感且在室溫下能迅速、反復(fù)愈合的人工合成材料,它同時(shí)具有皮膚的觸覺以及自愈能力,此進(jìn)展或?qū)?dǎo)致更智能假肢或更有彈性的可自我修復(fù)個(gè)人電子產(chǎn)品的出現(xiàn)。該研究成果發(fā)表在
11
月
11
日《自然
?
納米技術(shù)》雜志上。
美國斯坦福大學(xué)的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)研制出首個(gè)具有敏銳觸感且在室溫下能迅速、反復(fù)愈合的人工合成材料。此進(jìn)展或?qū)?dǎo)致更
智能假肢
或更有彈性的可
自我修復(fù)
個(gè)人電子產(chǎn)品的出現(xiàn)。該研究成果發(fā)表在
11
月
11
日《自然
?
納米技術(shù)》雜志上。
美研制出可愈合的人工
“
皮膚
”
研究人員一直在竭力模仿
人類皮膚
的卓越性能,如皮膚的觸感(發(fā)送給大腦的關(guān)于壓力和溫度的精確信息)以及高效的自愈能力。斯坦福大學(xué)化學(xué)工程系鮑哲南教授及其團(tuán)隊(duì)成功地將上述兩項(xiàng)性能集成在單個(gè)合成材料中。
在過去的
10
年中,人造皮膚研究取得了重大進(jìn)展,但即使是最有效的
自我修復(fù)
材料仍具有重大缺陷。有些因必須暴露在高溫條件下而無法實(shí)用,有些雖在室溫下可以愈合,但修復(fù)創(chuàng)口會(huì)改變其機(jī)械或化學(xué)結(jié)構(gòu),所以其只能使用一次。最重要的是,還沒有出現(xiàn)一種自愈合材料具有良好的電導(dǎo)性。
鮑哲南團(tuán)隊(duì)經(jīng)由兩種成分的混合成功地達(dá)到了兩全其美的效果
——
塑料聚合物的
自我修復(fù)
能力和金屬的導(dǎo)電性。他們使用的塑料包含有氫鍵連接的長鏈分子,這些分子很容易打散,當(dāng)其重新連接時(shí),氫鍵就能自我重組和恢復(fù)材料的結(jié)構(gòu)。
研究人員在這種
彈性聚合物
中添加了微小的金屬鎳顆粒以增加其機(jī)械強(qiáng)度。鎳顆粒的納米級表面是粗糙的,這對材料形成導(dǎo)電性至關(guān)重要。其每個(gè)突出的邊緣都聚集了一個(gè)電場,使電流更容易從一個(gè)粒子到達(dá)下一個(gè)粒子,從而使塑料聚合物具備電導(dǎo)性。
研究人員對該材料在受損后機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性的恢復(fù)能力進(jìn)行了檢測。他們?nèi)∮帽畈牧喜⒅谐蓛砂?。將其放在一起輕輕按壓幾秒鐘后,材料可恢復(fù)其原始機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電率的
75%
；如果按壓
30
分鐘,材料性能的恢復(fù)接近
100%
。更重要的是,同一樣品可在同一個(gè)地方反復(fù)切削,經(jīng)過
50
次切削和修復(fù),樣品的柔韌性和伸展度仍完好如初。
該團(tuán)隊(duì)還探討了該材料的壓敏特性。電子在材料中形成電流的過程,類似于在石頭間跳躍越過小溪。鎳顆粒就扮演了石頭的角色,它們間的距離決定了一個(gè)電子需要多少能量從一塊石頭跳躍到另一塊。合成皮膚上的扭曲或按壓會(huì)改變鎳顆粒間的距離,也就改變了電子跳躍的難易程度。這些細(xì)微的電阻變化可被轉(zhuǎn)換成皮膚受到壓力和張力的信息。研究人員表示,該材料可探測到握手產(chǎn)生的壓力變化。
鮑哲南表示,該材料對下壓和屈曲都非常敏感,因此未來的假肢在關(guān)節(jié)處將有更好的彎曲度。覆有該種材料的電氣設(shè)備和電線也可
自我修復(fù)
使電力維護(hù)變得不再困難和昂貴,尤其是在難以到達(dá)的地方,如建筑物墻壁或是車輛內(nèi)。研究團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)目標(biāo)是使材料更透明和更具彈性,以適于電子設(shè)備或顯示屏的包裝和覆蓋。
Anelectricallyandmechanicallyself-healingcompositewithpressure-andflexion-sensitivepropertiesforelectronicskinapplications
BenjaminC-K.Tee,ChaoWang,RanulfoAllen&ZhenanBao
Pressuresensitivityandmechanicalself-healingaretwovitalfunctionsofthehumanskin.Aflexibleandelectricallyconductingmaterialthatcansensemechanicalforcesandyetbeabletoself-healrepeatablycanbeofuseinemergingfieldssuchassoftroboticsandbiomimeticprostheses,butcombiningallthesepropertiestogetherremainsachallengingtask.Here,wedescribeacompositematerialcomposedofasupramolecularorganicpolymerwithembeddednickelnanostructuredmicroparticles,whichshowsmechanicalandelectricalself-healingpropertiesatambientconditions.Wealsoshowthatourmaterialispressure-andflexion-sensitive,andthereforesuitableforelectronicskinapplications.Theelectricalconductivitycanbetunedbyvaryingtheamountofnickelparticlesandcanreachvaluesashighas40Scm?1.Onrupture,theinitialconductivityisrepeatablyrestoredwith~90%efficiencyafter15shealingtime,andthemechanicalpropertiesarecompletelyrestoredafter~10min.Thecompositeresistancevariesinverselywithappliedflexionandtactileforces.Theseresultsdemonstratethatnaturalskin'srepeatableself-healingcapabilitycanbemimickedinconductiveandpiezoresistivematerials,thuspotentiallyexpandingthescopeofapplicationsofcurrentelectronicskinsystems.
文獻(xiàn)鏈接
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Anelectricallyandmechanicallyself-healingcompositewithpressure