Undersøgelse demonstrerer on-demand bevægelse af fysisk intelligens-kodet elektronik
Ud over fleksibel elektronik, som kan deformeres til 3D-kurvilineære former gennem passiv mekanisk belastning, lover form-rekonfigurerbar elektronik betydeligt som den næste generation af elektroniske enheder.
Efterhånden som elektronik fortsætter med at miniaturisere, hindrer rumlige begrænsninger passiv mekanisk deformation, hvilket nødvendiggør fysisk kontakt og inkludering af voluminøse, tunge strømkilder som batterier. For at imødegå de iboende begrænsninger af miniaturiserede systemer reagerer materialerne, der bruges i form-rekonfigurerbar elektronik, aktivt på eksterne stimuli, såsom temperatur, lys og elektricitet, og udfører programmeret aktivering.
Disse materialer, der omtales som stimuli-responsive materialer, kan anses for at have 'fysisk intelligens' kodet i sig. Disse fysisk intelligente materialer tjener som en platform for form-rekonfigurerbar elektronik, da de aktivt kan transformere deres form til forskellige 3D-former og ændre deres kropsposition gennem reversibel aktivering.
Ledet af Jeong Jae Wie, en lektor ved Institut for Organisk og Nanoteknik ved Hanyang University, har forskere introduceret et nyt koncept af fysisk intelligens-kodet flydende krystal elastomer-baseret form-rekonfigurerbar elektronik, som har demonstreret on-demand bevægelse, herunder kravle, hoppe og slynge-skyde små genstande.
Et af disse lovende fysisk intelligente materialer er flydende krystal elastomer (LCE), et materiale, der er kendt for dets anvendelse i flydende krystalskærme (LCD'er). Ud over dets brug som displaymateriale muliggør den programmerbare justering af anisotrope flydende krystallinske molekyler retningsstyret formrekonfiguration, hvilket udvider dets potentiale som en platform for formrekonfigurerbar elektronik, når LCE kombineres med andre ledende fyldstoffer.
I denne undersøgelse, offentliggjort i Nano Energy , integrerede forskerholdet LCE med et stærkt ledende Ti3 C2 Tx MXene, der danner en dobbeltlagsstruktur. MXene tilhører en ny familie af 2D-materialer kendt for deres bemærkelsesværdige elektriske ledningsevne og høje fototermiske konverteringseffektivitet.
Gennem en tilpasset in-situ fotopolymeriseringsproces blev MXene effektivt overført til LCE-laget uden nogen skade eller fysisk delaminering.
MXene-laget har en tykkelse på 370 nm, hvilket er 133 gange tyndere end LCE-laget, hvilket resulterer i lav bøjningsstivhed for dobbeltlaget og muliggør høj aktiveringsydelse. Desuden udviser det nydannede LCE/MXene-dobbeltlag, kaldet MLB, bemærkelsesværdig høj elektrisk ledningsevne på ca. ~5.300 S cm -1 , hvilket gør det muligt for MLB at forsyne lysdioder. MLB demonstrerer også foto-/elektrotermisk drevne aktiveringsevner under nær-infrarødt lys og med spændingsanvendelser på mindre end 3,5 V.
For at opnå forskellig form-rekonfiguration og bevægelse med MLB, blev kollektivt monterede strukturer introduceret under hensyntagen til samlingens symmetri.
Symmetrisk samlede MLB'er demonstrerede S-, W-, blomsterlignende former og omvendt-chiral struktur. Ydermere viste asymmetrisk monterede MLB'er retningsbestemt kravling og rotation med justeringer af længden og molekylær justering af de indgående MLB-enheder.
De asymmetrisk samlede MLB'er havde et konstant skiftende massecenter under deres aktivering, hvilket førte til retningsbestemt bevægelse. Inspireret af snap-through ustabilitet opnåede disse samlede MLB'er også springbevægelse og slyngeskydning af små genstande. Til dette introducerede forskerholdet for nylig en stiv papirramme og en alternativt samlet struktur, som kunstigt begrænsede form-rekonfiguration af de samlede MLB'er og derefter effektivt lagrede den resulterende elastiske energi. Denne lagrede elastiske energi blev derefter omdannet til mekanisk energi via snap-through, hvilket i sidste ende førte til hurtige og eksplosive hoppe- og slynge-skydende bevægelser af den samlede MLB.
Woongbi Cho, den første forfatter af papiret, bemærker "Multi-funktionalitet er en nøglekomponent for næste generations elektronik, og geometrisk diversitet gør det muligt for form-rekonfigurerbar elektronik at udføre multi-modal aktivering og bevægelse."
Professor Wie talte om MLB, tilføjede:"Shape-rekonfigurerbar elektronik baseret på flydende krystal elastomer og MXene udvider med succes anvendelsen af flydende krystallinske polymerer. Vi mener, at denne teknik kan give indsigt i form-form-rekonfigurerbare platforme, som kan anvendes på forskellige områder. inklusive energilagringsenheder, antenner og miniaturiserede robotsystemer."
Flere oplysninger: Woongbi Cho et al., Multifunktionel bevægelse af kollektivt samlet form-rekonfigurerbar elektronik, Nano Energy (2023). DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108953
Journaloplysninger: Nanoenergi
Leveret af Hanyang University
Varme artikler
-
To-dimensionelle MXene-materialer får deres nærbilledeXiahan Sang (til venstre) og Raymond Unocic fra Oak Ridge National Laboratory brugte scanningselektronmikroskopi og elektronenergitabspektroskopi til at afsløre atomstillinger og lokale elektroniske e -
Udvikling af verdens første funktionelle polymer nanotrådsfremstillingsteknologi ved hjælp af pul…Scanning transmission elektronmikroskop billede af en polystyren nanotråd indeholdende jernoxid nanopartikler. Den gule pil viser overfladen af nanotråden, og den røde pil viser jernoxidnanopartikle -
Høj opløsning mikroskopi teknik løser individuelle kulstof nanorør under omgivende forholdFigur 1:Et skematisk billede af den scanning tunneling mikroskop-baserede tip-forstærket Raman spektroskopi (STM-TERS) procedure (venstre) og resulterende billede (højre). Kredit:N. Hayazawa, et al -
Enheden på størrelse med en tommelfinger opsnuser hurtigt dårlig åndeKredit:Pixabay/CC0 Public Domain Ingen ønsker dårlig ånde – ikke når man besøger venner og familie, ved en jobsamtale, og især ikke på en første date. Ildelugtende ånde kan gøre tingene besværlige
- Da 3. kørsel begynder, taler CERN om opdagelsen af eksotiske partikler
- Har COVID 19 undermineret retsstaten? Ny forskning undersøger handlinger på det vestlige Balkan
- Dinosaurhjerne fra baby til voksen
- Collimators - LHCs livvagter
- Udforske Europa muligt med silicium-germanium-transistorteknologi
- Mød Chlorpyrifos, det hjerneskadelige pesticid, EPA Wont Ban