Innovation spinder edderkoppespindarkitektur til 3-D billedteknologi

Purdue University innovatører tager stikord fra naturen for at udvikle 3-D fotodetektorer til biomedicinsk billeddannelse.

Purdue-forskerne brugte nogle arkitektoniske træk fra edderkoppespind til at udvikle teknologien. Edderkoppespind giver typisk fremragende mekanisk tilpasningsevne og skadetolerance mod forskellige mekaniske belastninger såsom storme.

"Vi brugte det unikke fraktale design af et edderkoppespind til udviklingen af ​​deformerbar og pålidelig elektronik, der problemfrit kan interface med enhver 3-D kurvelineær overflade, " sagde Chi Hwan Lee, en Purdue assisterende professor i biomedicinsk teknik og maskinteknik. "For eksempel, vi demonstrerede en halvkugleformet, eller kuppelformet, fotodetektorarray, der kan detektere både retning og intensitet af indfaldende lys på samme tid, ligesom synssystemet hos leddyr som insekter og krebsdyr."

Purdue-teknologien bruger den strukturelle arkitektur af et edderkoppespind, der udviser et gentaget mønster. Dette arbejde er støttet af National Science Foundation (NSF; CMMI-1928784) og Air Force Research Laboratory (AFRL; S-114-054-002). Den er udgivet i Avancerede materialer .

Lee sagde, at dette giver unikke evner til at fordele eksternt induceret spænding gennem gevindene i overensstemmelse med det effektive forhold mellem spiral- og radiale dimensioner og giver større strækbarhed for bedre at sprede kraft under strækning. Lee sagde, at den også kan tolerere mindre snit i trådene, mens den bibeholder den overordnede styrke og funktion af hele webarkitekturen.

"De resulterende 3-D optoelektroniske arkitekturer er særligt attraktive for fotodetektionssystemer, der kræver et stort synsfelt og vidvinkel antirefleksion, som vil være nyttig til mange biomedicinske og militære billeddannelsesformål, " sagde Muhammad Ashraful Alam, Jai N. Gupta professor i elektro- og computerteknik.

Alam sagde, at arbejdet etablerer en platformsteknologi, der kan integrere et fraktalt webdesign med hemisfærisk elektronik og sensorer på systemniveau, derved tilbyde adskillige fremragende mekanisk tilpasningsevne og skade-tolerance mod forskellige mekaniske belastninger.

"Samlingsteknikken præsenteret i dette arbejde gør det muligt at implementere 2-D deformerbar elektronik i 3-D arkitekturer, som kan varsle nye muligheder for bedre at fremme feltet af 3-D elektroniske og optoelektroniske enheder, " sagde Lee.