เทคโนโลยีที่สามารถขับพลังงานกลจากการสั่นสะเทือนทางชีวภาพหรือสิ่งแวดล้อมและการเคลื่อนไหวเป็นที่ต้องการอย่างมากสำหรับอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเอง ตั้งแต่เซ็นเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคไปจนถึงการป้องกัน ในขณะที่วัสดุเพียโซอิเล็กทริกได้แสดงให้เห็นสัญญาที่ดีในการแปลงพลังงานกลเป็นไฟฟ้า ความท้าทายยังคงมีอยู่
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมอุตสาหการ
แห่งมหาวิทยาลัย Purdue ในสหรัฐอเมริกากล่าวว่า “ไม่มีทางเลือกสำหรับการผลิตที่ปรับขนาดได้และการรวมวัสดุนาโนชนิดเพียโซอิเล็กทริกด้วยอัตราการผลิตที่สูงและการทำซ้ำที่ดี “อุปสรรคเกี่ยวกับการผลิตวัสดุที่เกี่ยวข้องที่ปรับขนาดได้และประหยัดยังคงมีอยู่ ซึ่งจำกัดศักยภาพในการใช้งานของวัสดุที่เกี่ยวข้อง”
ในผลงานล่าสุดของเขา Wu และเพื่อนร่วมงานที่ Purdue University, The University of Texas at Dallas และ Idaho National Laboratory ในสหรัฐอเมริกาใช้เทคนิคการผลิตนาโนที่ปรับขนาดได้และการประกอบตัวเองเพื่อผลิตอุปกรณ์เทลลูเรียมนาโนไวร์เพียโซอิเล็กทริก การใช้ประโยชน์จากการตอบสนองของ piezoelectric ที่สูงและการเสียรูปของอุปกรณ์ พวกเขาแสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้ในการตรวจสอบอัตราเงินเฟ้อของสายสวนแบบบอลลูนและเซ็นเซอร์หัวใจและหลอดเลือดที่สวมใส่ได้
ประโยชน์ของนาโนที่ขยายขนาดขึ้นตามที่ Wu ชี้ให้เห็น นักวิจัยได้ศึกษาแง่มุมที่คล้ายกันของเทลลูเรียมจำนวนมากมาก่อนในช่วงทศวรรษที่ 60 และ 70 แต่ผลที่ได้ก็แทบไม่ได้สนับสนุนให้มีการตรวจสอบเพิ่มเติมอีกมากสำหรับการใช้ประโยชน์จากวัสดุในแอพพลิเคชั่นเพียโซอิเล็กทริก “ฉันคิดว่าเหตุผลหลักที่ทำให้ขาดการศึกษาคุณสมบัติเพียโซอิเล็กทริกของเทลลูเรียมอาจเป็นเพราะช่องว่างแคบและความเข้มข้นของพาหะสูงในรูปแบบจำนวนมาก ซึ่งจะคัดกรองผลกระทบของเพียโซอิเล็กทริก” เขากล่าวเสริม
กุญแจสู่ความสำเร็จของอุปกรณ์ในปัจจุบัน
คือการใช้สายนาโน จากงานที่ได้รับรายงานในปี 2013โดยZhong Lin Wangที่ Georgia Tech ในสหรัฐอเมริกาJae Min Myoungที่มหาวิทยาลัย Yonsei ในเกาหลีและเพื่อนร่วมงาน Wu และผู้ร่วมงานของเขาสามารถผลิตอุปกรณ์ Tellurium ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้นอย่างมากโดยใช้ประโยชน์จากการพึ่งพาขนาด การตอบสนองของ bandgap และ piezoelectric
นอกจากนี้ยังควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวดนาโนผ่านการเลือกใช้ตัวทำละลายในการสังเคราะห์และแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ดีขึ้นสำหรับเส้นนาโนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางทินเนอร์ จากนั้นพวกเขาจึงผลิตฟิล์มบาง ๆ ของสายนาโนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 นาโนเมตรและอัตราส่วนกว้างยาว 1000: 1 โดยใช้กระบวนการทางเคมี “Langmuir-Blodgett” มาตรฐาน ทั้งการสังเคราะห์และการประกอบตัวเองสามารถปรับขนาดได้
บนชีพจรเช่นเดียวกับการแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการตรวจสอบความเครียดสองแกนในสายนาโนด้วยอัตราเงินเฟ้อของสายสวนบอลลูนนักวิจัยได้รวมฟิล์มนาโนไว้ในจอภาพหัวใจและหลอดเลือดที่สวมใส่ได้ พวกเขาสามารถตรวจจับไม่เพียง แต่ชีพจรหลักเท่านั้น แต่ยังสามารถแยกแยะองค์ประกอบสามอย่าง: คลื่นหลักในขณะที่หัวใจห้องล่างปล่อยเลือด “จุดเปลี่ยน” ของคลื่นยักษ์ที่เกิดจากความดันช่องท้องลดลง และการสะท้อนของเลือดเมื่อวาล์วเอออร์ตาปิดและ ventricle จะกลายเป็น diastolic
“ฉันรู้สึกประหลาดใจเล็กน้อยกับประสิทธิภาพการตรวจจับที่ดีของอุปกรณ์ของเรา เนื่องจากเราไม่ได้ทุ่มเทมากเกินไปในด้านวิศวกรรมโครงสร้างอุปกรณ์และการเพิ่มประสิทธิภาพ” Wu กล่าวกับPhysics World “เราคิดว่าประสิทธิภาพในการตรวจจับที่เหนือกว่านั้นเกิดจาก piezoelectricity ที่แข็งแกร่งและความสามารถในการเปลี่ยนรูปทางกลที่ดีของ Te nanowires”
ศาสตราจารย์ หวู่ และ e-skin
ขั้นตอนถัดไปวัสดุเพียโซอิเล็กทริกส่วนใหญ่เป็นสารประกอบ ซึ่งทำให้อุปกรณ์ลวดนาโนเทลลูเรียมเหล่านี้มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว และหวู่ก็กระตือรือร้นที่จะเข้าใจถึงความเป็นเพียโซอิเล็กทริกพื้นฐานของพวกมัน การตรวจสอบเพิ่มเติมจะสำรวจวิธีการปรับปรุงอุปกรณ์และความเป็นไปได้ของการใช้งานอื่น ๆ ของอุปกรณ์เทลลูเรียมนาโนไวร์เพียโซอิเล็กทริกในอุปกรณ์สวมใส่ได้ อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร การรักษาทางชีวการแพทย์ และการตรวจสอบสถานะของมนุษย์ นอกจากนี้ Wu ยังแนะนำเนื้อหาอื่นที่อาจแบ่งปันคำสัญญาของเทลลูเรียม
“มีวัสดุโซ่ chiral อื่นที่มีโครงสร้างเดียวกันกับเทลลูเรียม มันคือซีลีเนียม! ซีลีเนียมมี bandgap ที่ใหญ่กว่าและคาดว่าจะแสดง piezoelectricity ที่แข็งแกร่งกว่าเทลลูเรียม” ร้อนแรงบนเส้นทาง Wu และเพื่อนร่วมงานของเขาได้รายงานเกี่ยวกับการสังเคราะห์ การรวม และการประยุกต์ใช้ Se nanowiresสำหรับการตรวจสอบแบบบูรณาการโดยมนุษย์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองที่คล้ายคลึงกัน
“ความยาวแม่เหล็กเป็นมาตราส่วนความยาวที่สำคัญในวัสดุของควอนตัมฮอลล์ และในระบบของเรา ความยาวแม่เหล็กหนึ่งความยาวประมาณ 53 ไมครอน” Schine อธิบาย “นักวิจัยมักจะอธิบายระบบควอนตัมฮอลล์ว่าเทียบเท่าหรือใหญ่กว่าความยาวนี้ และระบบดังกล่าวมีคุณสมบัติทอพอโลยีที่กำหนดไว้อย่างดีและคงที่ แนวคิดเรื่องการบรรจบกันอธิบายว่าค่าคงที่ทอพอโลยีใช้ค่าที่คาดไว้อย่างไรเมื่อขนาดระบบเพิ่มขึ้นจากที่เล็กกว่าเป็นมากกว่าความยาวแม่เหล็ก”
แนวคิดนี้ไม่ได้แตกต่างไปจากของคริสตัลที่เป็นของแข็งซึ่งมีสเกลความยาวของระยะห่างระหว่างตะแกรงคริสตัล เขากล่าว “มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะพูดถึงคริสตัลเพชรที่มีอะตอมของคาร์บอนเพียงอะตอมเดียว แต่เมื่อคุณมีขนาดระบบของการเว้นวรรคขัดแตะจำนวนมาก คุณมีอะตอมของคาร์บอนจำนวนมากและสามารถอธิบายคริสตัลเพชรได้ – และเริ่มคิดถึงคุณสมบัติของมัน ”
นักวิจัยรายงานงานของพวกเขาในNature 10.1038 / s41586-018-0817-4กล่าวว่าขณะนี้พวกเขากำลังยุ่งอยู่กับการสร้างวัสดุทอพอโลยีที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยไม่ได้รับแสง “วัสดุเหล่านี้ควรมีคุณสมบัติที่น่าสนใจและไม่เหมือนใคร และเทคนิคการวัดที่เราใช้จนถึงตอนนี้จะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวัดเหล่านี้และทำความเข้าใจลำดับทอพอโลยี”
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>เว็บสล็อตแตกง่าย
