Câu chuyện thành công của khách hàng | Vật liệu tự nhiên: Lấy cảm hứng từ lá sen, cảm biến áp suất siêu nhạy để theo dõi áp lực nội sọ không dây và phẫu thuật nội soi

Đại học Quốc gia SingaporeTác giảTiến sĩ Benjamin C. K. TeeChờ người,Lấy cảm hứng từ hiện tượng bao bọc khí trên bề mặt lá sen, bằng cách sử dụng giao diện đa pha khí lỏng rắn và lớp khí đàn hồi, một cảm biến áp suất có thể điều chỉnh áp suất trên các giao diện này bằng cách thay đổi điện dung đã được thiết kế. Cảm biến này được tạo ra bởiNanoscribeDựa trênNguyên lý của Duplex AggregationChế tác hệ thống gia công vi nạp PPP.Phương pháp sản xuất này làm giảm ma sát, cho phép chuyển động gần như không ma sát của đường tiếp xúc, dẫn đến hiệu suất cảm biến áp suất của Zhuoyue. Cảm biến đã chứng minh chức năng của nó trong các điều kiện khó khăn, bao gồm dòng chảy hỗn loạn, môi trường sinh học bên trong và phẫu thuật nội soi.

Frictionless Multiphasic Interface for Near-Ideal Aero-Elastic Pressure Sensing (bằng tiếng Anh).Vật liệu tự nhiênTrên tạp chí. Đồng tác giả đầu tiên là Đại học Quốc gia SingaporeWen Cheng, Vương XinyuVà Đại học Khoa học và Công nghệ Thượng Hải.Tiến sĩ Kumazawa。

[Xác minh tác động của thiết kế vi cấu trúc đối với độ lặp lại của cảm biến]

Nghiên cứu nhằm phát triển một loại cảm biến áp suất mới, được gọi là eAir, được thiết kế lấy cảm hứng từ hiện tượng giao diện nước-không khí trên bề mặt không ướt của lá sen. Không giống như các cảm biến áp suất trạng thái rắn truyền thống, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một cảm biến áp suất điện dung đàn hồi bay mới bằng cách thực hiện chuyển động đường tiếp xúc không cố định trong hệ thống đa pha rắn-lỏng-lỏng-khí có cấu trúc đa quy mô thông qua công nghệ trùng hợp photon kép Nanoscribe. Sử dụng cây Nepenthes hoa Nile làm mô hình, cảm biến thu nhỏ (~0,5 mm 3) được tạo ra bằng cách sử dụng vi cấu trúc cột hình lục giác. Bề mặt của cột được thiết kế để hoạt động như các điện cực làm cho nó siêu trơn bằng cách tiêm chất bôi trơn vào các cấu trúc nano dẫn điện. Ở áp suất chất lỏng khác nhau, chất lỏng có thể làm ướt/khử ẩm cột điện cực mà không tạo ra độ trễ góc tiếp xúc. Quá trình này làm thay đổi diện tích tiếp xúc của chất lỏng-điện cực, do đó làm thay đổi điện dung. So với các cảm biến áp suất khác hoạt động trong môi trường chất lỏng, các cảm biến này có thể đo biến động áp suất nhỏ trong chất lỏng với độ trễ cực thấp (1,34 ± 0,20%), độ nhạy cao (79,1 ± 4,3 pF kPa ^ -1) và tuyến tính cao (R2=0,99944 ± 0,00015); phi tuyến tính 1,49 ± 0,17%).

Hình 1: Khái niệm và thiết kế của eAir a、 Sơ đồ giao diện nước-khí trên bề mặt không ướt của lá sen. Khí bị mắc kẹt giữa các cấu trúc bên dưới giao diện khí lỏng. Giao diện di chuyển lên xuống khi áp suất nước thay đổi. b、 Phản ứng cảm biến áp suất của cảm biến làm từ lá sen. c. Sơ đồ thiết kế của eAir. Bề mặt trụ được sử dụng như một điện cực hoạt động và được lấy cảm hứng từ cây mây để làm cho nó siêu trơn bằng cách tiêm chất bôi trơn vào các cấu trúc nano dẫn điện. Chất lỏng có thể làm ướt/khử ẩm cột điện cực ở áp suất chất lỏng khác nhau mà không tạo ra độ trễ góc tiếp xúc. Quá trình này làm thay đổi diện tích tiếp xúc của chất lỏng-điện cực, do đó làm thay đổi điện dung. Hình minh họa: Mạch tương đương của eAir. Ccounter， Chất lỏng - điện dung hai lớp tại giao diện của điện cực; CEDL.ct， Điện dung hai lớp lỏng tại giao diện phủ điện cực hoạt động; Cd.ct， Điện cực làm việc và lớp phủ bề mặt - điện dung điện môi giữa giao diện chất lỏng; Cd+air， Điện dung giữa điện cực làm việc và chất lỏng được dẫn qua khí; C0， Điện dung giao diện trong khu vực không hoạt động. d. Phản ứng cảm biến áp suất của eAir. e. Sơ đồ thành phần tụ điện của thiết bị eAir, cũng như các bề mặt được đánh dấu I-IV, có đặc tính làm ướt khác nhau và được sử dụng để điều chỉnh hiệu suất của cảm biến. Nhãn (bên trái) tương ứng với hình minh họa trong c. Δθ， Góc tiếp xúc của bề mặt bị lag. Khi độ nhám bề mặt giảm từ IV xuống I, Δθ cũng giảm, cho thấy sự chuyển đổi từ bám dính mạnh sang trượt không ma sát của chất lỏng. Những thay đổi trong tính chất bề mặt này ảnh hưởng đến hiệu suất của cảm biến. f、 Sơ đồ hiệu suất ngưỡng chuyển tiếp/đảo ngược cho cảm biến áp suất không lý tưởng và sơ đồ hiệu suất tuyến tính và không lag cho cảm biến áp suất lý tưởng. g、 So sánh hiệu suất tuyến tính với các cảm biến áp suất môi trường lỏng đã được báo cáo. Để làm nổi bật sự khác biệt, tuyến tính (1/(1-R2)) được xác định để so sánh. R2 (hệ số xác định) là giá trị của kết quả phù hợp tuyến tính của đường cong hiệu suất thiết bị tương ứng: tuyến tính càng cao, tuyến tính càng tốt.

[Xác minh hiệu suất làm ướt giao diện ảnh hưởng đến hiệu suất cảm biến]

Bốn bề mặt khác nhau được thiết kế trong nghiên cứu, chúng được dán nhãn từ I đến IV. Bằng cách điều chỉnh độ nhám và năng lượng của bề mặt, các bề mặt này có góc tiếp xúc và độ trễ góc tiếp xúc khác nhau. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các bề mặt được xử lý khác nhau dẫn đến mức độ cố định khác nhau của đường tiếp xúc trên bề mặt chất lỏng, do đó ảnh hưởng đến giá trị của độ trễ góc phía trước và góc tiếp xúc. Các trường hợp có độ nhám bề mặt cao hơn, chẳng hạn như Surface III và IV, tăng cường đáng kể sự cố định của dây tiếp xúc do sự hiện diện của dây nano polyanilin (PANi). Đồng thời, các bề mặt này có thể phát triển dưới áp suất chất lỏng.sinh khôngThay đổi có thể đảo ngượcHóa, dẫn đến góc tiến lên và góc tiếp xúc bị chậm lại sau khi gây áp lực. Hệ thống xử lý vi nạp hai photon Nanoscribe cho phép giảm độ nhám bề mặt xuống quy mô nano. Trong các thí nghiệm như Surface II, độ trễ góc trước và góc tiếp xúc cũng giảm tương ứng. Trên bề mặt I, bằng cách áp dụng dầu silicon, bề mặt trở nên rất mịn, tương tự như chất lỏng trơn thấm vào bề mặt xốp. Điều này dẫn đến giảm cố định đường tiếp xúc và giảm góc phía trướcGóc tiếp xúc chậm lại gần như có thể bỏ qua.Các nhà nghiên cứu cũng quan sát thấy rằng các đặc tính làm ướt giao diện khác nhau ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của cảm biến. Cụ thể, góc chuyển tiếp càng lớn, ngưỡng chuyển tiếp của cảm biến càng cao; Và độ trễ góc tiếp xúc càng lớn, ngưỡng ngược và hiệu suất trễ của cảm biến càng cao. Những kết quả này cung cấp hướng dẫn để điều chỉnh hiệu suất của cảm biến.

Hệ thống nền tảng Quantum X Series mới của Nanoscribe với công nghệ in thạch bản màu xám (2GL) ®)， Có thể đạt được tự do thiết kế cao, hiệu quả in tốc độ cao và độ chính xác cao cần thiết để tạo ra các bề mặt siêu mịn của các cấu trúc phức tạp. Quá trình sản xuất phụ gia nhanh chóng và chính xác đã rút ngắn đáng kể chu kỳ lặp lại thiết kế. Quantum X Shape thực sự là một mô hình toàn diện. Dựa trên công nghệ trùng hợp quang tử kép, hệ thống viết thẳng laser này không chỉ là mô hình tốt nhất để tạo hình nhanh mà còn phù hợp với sản xuất quy mô lớn của các hình dạng 2,5D và 3D dựa trên bất kỳ độ chính xác dưới micron nào trên wafer. Độ chính xác cao của bóng Quantum X hoàn toàn mới phụ thuộc vào tỷ lệ điều chế voxel có khả năng cao nhất và lưới xử lý siêu mịn, cho phép kiểm soát kích thước của subvoxel. Ngoài ra, được hưởng lợi từ việc tinh chỉnh voxels bằng in li-tô màu xám hai photon, hệ thống này đạt được độ mịn siêu cao trong việc tạo ra các cấu trúc vi mô trên bề mặt trong khi duy trì kiểm soát hình dạng chính xác cao. Quantum X Shape không chỉ được sử dụng trong y sinh học, quang học. MEMS、 Công cụ lý tưởng cho việc tạo mẫu nhanh các thiết bị trong microrunner, kỹ thuật bề mặt và nhiều lĩnh vực khác, đồng thời cũng trở thành công cụ dễ dàng để sản xuất hàng loạt các đơn vị cấu trúc nhỏ dựa trên wafer.

Thông tin thêm về công nghệ in thạch bản không mặt nạ 3D Dual Photon và tư vấn sản phẩm

Chào mừng bạn đến liên hệ Nanoscribe Trung Quốc Chi nhánh - NANZHOU 3D Technology (Thượng Hải) Co., Ltd

Hệ thống in thạch bản 3D không mặt nạ siêu chính xác Dual Photon Micronase 3D của Đức Nanoscribe:

Photonic Professional GT2 Hệ thống in thạch bản 3D không mặt nạ

Quantum X Align Dual Photon Nano Hệ thống căn chỉnh tự động

Hệ thống xử lý vi nạp 3D hiệu suất cao Quantum X Shape Dual Photon

Sinh khối X Hệ thống in sinh học 3D độ chính xác cao Dual Photon