革命性的自我意识材料为生活结构奠定了基础

自动感知的超材料系统

新型自我意识超材料系统在冠状动脉支架中的应用。该设计在支架中使用时可以感知再狭窄,同样的设计也可以用于大范围的桥梁梁,以自我监测结构上的缺陷。信贷:iSMaRT实验室

纳米能量的新研究引入了革命性的可扩展材料,感应和权力本身。

从最大的桥梁到最小的医疗植入物,传感器到处都是好的原因:在他们成为问题之前感觉和监控变化的能力可能是节省成本节约和救生。

为了更好地解决这些潜在的威胁,匹兹堡大学斯旺斯工程学院的智能结构监测和响应测试(ISMART)实验室设计了一种新型材料,既是感应介质和纳米级,都是彻底改变多功能材料技术大小。

这项研究最近发表在纳米能量,描述了一种新的超材料系统,它作为自己的传感器,记录并传递有关其结构上的压力和应力的重要信息。这种所谓的“自我意识超材料”可以产生自身的能量,并可用于广泛的传感和监测应用。

这项工作中最具创新性的方面是其可扩展性:通过剪裁设计几何形状,在纳米尺度和兆瓦地带的同一设计工作。

“毫无疑问,下一代材料需要多功能、适应性和可调性,”土木与环境工程和生物工程助理教授阿米尔·阿拉维(Amir Alavi)说,他领导着iSMaRT实验室。“单靠天然材料是无法实现这些功能的,你需要混合或复合材料系统,其中每个组成层都有自己的功能。我们发明的自我感知超材料系统可以通过在多尺度融合先进的超材料和能量收集技术来提供这些特性,无论是医疗支架、减震器还是飞机机翼。”

虽然几乎所有现有的自我传感材料都是依赖于不同形式的碳纤维作为传感模块的复合材料,但这种新概念提供了一种完全不同但有效的方法,以创建传感器和纳米液体材料系统。所提出的概念依赖于性能量身定制的材料微观结构的设计和组装。

该材料的设计使得在压力下,在其导电和介电层之间发生接触电气,产生电荷,该电荷能够继承关于材料条件的信息。此外,它还自然地继承了超材料的出色机械性能,如负压性和超高抗变形。由其内置的摩擦纳米电磁机构产生的功率消除了对单独的电源的需求:这种材料系统可以在大尺度上利用数百瓦的电力。

一个“游戏更换者”,从人的心到太空栖息地

阿拉维实验室的博士生Kaveh Barri说:“我们相信这项发明是超材料科学领域的游戏规则改变者,在超材料科学领域,多功能正在获得很大的吸引力。”“虽然目前在这一领域的大部分努力仅仅是在探索新的机械性能,但我们正在进一步将革命性的自我充电和自我感知机制引入材料系统的结构中。”

“我们最令人兴奋的贡献是我们正在将智慧的新方面交给超材料纹理。我们可以在这一概念下将任何材料系统转化为传感媒体和纳米群,“阿拉维尔的实验室中的Gloria Zhang,联合领导作者和博士生。

研究人员已经为各种民用、航空航天和生物医学工程应用创造了多个原型设计。在更小的范围内,使用这种设计的心脏支架可用于监测血流和检测再狭窄或动脉再狭窄的迹象。同样的设计也被用于更大的规模,以创造适合于桥梁的机械可调梁,可以自我监测其结构上的缺陷。

这些材料也具有超越地球的巨大潜力。自我意识的材料既不使用碳纤维也不使用线圈;它的质量低,密度低,成本低,高度可扩展,并且可以使用广泛的有机和无机材料制造。这些品质使它们成为未来的空间探索的理想选择。

“为了充分了解这项技术的巨大潜力,想象一下我们如何使这一概念适应仅仅使用土着材料构建结构上的自我供电空间栖息地火星超越。我们实际上正在展望这个,“阿拉维斯说。“您可以在这一概念下创建纳米,微观,宏观和巨型材料系统。这就是为什么我相信本发明可以为新一代工程生活结构建立响应外部刺激,自我监控其状况和权力的新一代工程生活结构的基础。“

论文“用于能量收集和主动传感的多功能元摩擦材料纳米发电机”由乔治亚理工学院Hightower主席和Regents教授王忠林博士、皮特大学助理教授陈军博士和浙江大学研究教授焦鹏程博士共同撰写。

参考文献:“用于能量收集和主动传感的多功能元摩擦材料纳米发电机”,Kaveh Barri, Jiao Pengcheng, Qianyun Zhang, Jun Chen, Zhong Lin Wang and Amir H. Alavi, 2021年4月16日,纳米能量
DOI: 10.1016 / j.nanoen.2021.106074

该研究部分由NIH的奖励号码R21AR075242-01部分支持,并且它是美国临时帕特的延续。Ser。第63/048943号,标题为“自我感知复合机械超材料制造方法,“在皮特提交。

6个评论论“革命式自我意识材料建立了生活结构的基础”

  1. 好消息

  2. BibhutibhusanPatel.|2021年6月2日凌晨3:10|回复

    Thìs是一个很好的制作生物 - 有机和ììrganic化学品。Qùasi-Artifìcial的Propòropòrtis可以下划线
    1.这是自动的。
    现在两种比例在基础上寻求分析
    (a)有机和无机和
    (所用权力的BTYPE和感官

    2.材料为shòck吸收
    3. ale发生变形。
    现在材料可以在纳米和宏观层面或状态上组装。具有所有这些因素发明,可以用作MRE情况的附加质量。

  3. BibhutibhusanPatel.|6月2日,2021年3:53 AM|回复

    Thìs是一个很好的制作生物 - 有机和ììrganic化学品。Qùasi-Artifìcial的Propòropòrtis可以下划线
    1.这是自动的。
    现在两种比例在基础上寻求分析
    (a)有机和无机和
    (所用权力的BTYPE和感官

    2.材料为shòck吸收
    3. ale发生变形。
    现在材料可以在纳米和宏观水平或状态下组装。因此,有了这些因素,发明就可以在更多的情况下发挥更大的作用
    通过在这种情况下通过变形的材料中使用的材料中使用的交替的功率,然后从有机到无机部分,反之亦然,可以实现用于啤酒的测量值;所以可以进行Còùnteraction的路径。

  4. 它只是听起来像是一吨bs。让我们知道他们什么时候可以用它。

  5. BibhutibhusanPatel.|6月2日,2021年凌晨4:17|回复

    Thìs是一个很好的制作生物 - 有机和ììrganic化学品。Qùasi-Artifìcial的Propòropòrtis可以下划线
    1.这是自动的。
    现在两种比例在基础上寻求分析
    (a)有机和无机和
    (所用权力的BTYPE和感官

    2.材料为shòck吸收
    3. ale发生变形。
    现在材料可以在纳米和宏观水平或状态下组装。因此,有了这些因素,发明就可以在更多的情况下发挥更大的作用
    通过在这种情况下通过变形的材料中使用的材料中使用的交替的功率,然后从有机到无机部分,反之亦然,可以实现用于啤酒的测量值;所以可以进行Còùnteraction的路径。一个啤酒将与有机部件相互作用以使其变形。 - Defòrmation将在Inòrganc部分上产生有效的Stainain作为Consèquence.now,在新发明的母蛋白的无机部分中产生的菌株是人物的亚地斑块它。

  6. 我猜作者没有意识到自我意识这个词是什么意思。

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