Исследователи используют полупроводниковые органические нанотрубки для создания нового электрохимического привода.

Исследователи из Хьюстонского университета сообщают о прорыве в области материаловедения и инженерии, разработав электрохимический привод, в котором используются специальные полупроводниковые органические нанотрубки (OSNT).

В настоящее время двигатель находится на ранних стадиях разработки, и он станет важной частью исследований, которые внесут вклад в будущее робототехники, биоэлектроники и Биомедицинская наука.

Электрохимические устройства, преобразующие электроэнергия Мухаммад Реза Обейдиан, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Школе биомедицинской инженерии UH Cullen, сказал, что он является автором статьи под названием «Органические полупроводниковые нанотрубки для электрохимических устройств», опубликованной в журнале. современные функциональные материалы, что разделяет открытие.

Значительное движение (которое ученые определяют как срабатывание, а измерение как деформационное напряжение) и быстрое время отклика были недостижимыми целями, особенно для электрохимических исполнительных устройств, работающих в жидкости. Это связано с тем, что сила сопротивления жидкости ограничивает движение исполнительного механизма и ограничивает перенос и накопление ионов в материалах и конструкциях электродов. В лаборатории Обейдиана он и его команда усовершенствовали способы работы с этими двумя препятствиями.

‘Наши электрохимические органические полупроводниковые нанотрубки устройство Он демонстрирует высокие рабочие характеристики с быстрым переносом и накоплением ионов и настраиваемой динамикой в ​​жидких электролитах и ​​гелевых полимерах. Это устройство демонстрирует отличные характеристики, в том числе Низкое энергопотребление/ напряжение, большая деформация, быстрая реакция и отличная стабильность работы ».

Он объяснил, что эти выдающиеся характеристики проистекают из огромной эффективной площади поверхности наноструктурных наноструктур. Большая площадь поверхности способствует переносу и накоплению ионов, что приводит к высокой электрической активности и долговечности.

«Более низкие значения энергопотребления / напряжения этого привода OSNT, даже при работе в жидком электролите, являются значительным улучшением по сравнению с электрохимическими приводами, работающими в жидкости и воздухе, о которых сообщалось ранее», — сказал Обайдиан. «Мы оценили долгосрочную стабильность. Актуатор из полупроводниковых органических нанотрубок продемонстрировал превосходную долгосрочную стабильность по сравнению с ранее описанными актуаторами на полимерной основе, работающими в жидком электролите».

К Обайдиану в проекте присоединились Мохаммад Джавад Исламиан, Вериштисадат Мераб, Виджай Кришна Рагхунатан и Ширин Маджд, все из отдела биомедицинской инженерии инженерной школы UH Cullen.

Используемые органические полупроводники, называемые сопряженными полимерами, были открыты в 1970-х годах тремя учеными — Аланом Хигером, Аланом МакДермидом и Хидеки Ширакавой, которые в 2000 году получили Нобелевскую премию за открытие и разработку сопряженных полимеров.

Чтобы новый тип триггера превзошел статус-кво, конечный продукт должен не только оказаться высокоэффективным (в данном случае как для жидких, так и для гелевых электролитов), но и быть устойчивым.

«Чтобы продемонстрировать потенциальные возможности применения, мы спроектировали и разработали движущийся нейронный зонд микронного размера на основе микрозонда OSNT. Вероятно, что этот крошечный микроб имплантируется в мозг, где записи нервных сигналов подвергаются негативному влиянию либо поврежденной тканью. или транслокация нейронов может быть усилена изменением положения кантилевера. «Движущийся маленький», — сказал Обейдиан.

Следующий шаг — эксперименты на животных, которые скоро будут проводиться в Колумбийском университете. Первые результаты ожидаются к концу 2021 года, после чего последуют долгосрочные испытания.

«Учитывая достижения на сегодняшний день, мы ожидаем, что эти новые электрохимические устройства на основе OSNT помогут в разработке следующего поколения мягких роботов, искусственных мышц, биоэлектроники и биомедицинских устройств», — сказал Обайдиан.