雷竞技注册
消息

工程灵感来自大自然:Janus粒子和自我修复电路

2017年2月05日经过约翰州鲍威尔

虽然实际上不是传统意义上的可编程机器人,但这些纳米电阻使电路能够愈合微小的裂缝。

虽然实际上不是传统意义上的可编程机器人,但这些纳米电阻使电路能够愈合微小的裂缝。这是Janus粒子的启用电路如何与人类细胞类似地修复自己。

尝试我们可能,我们的电子小工具不会永远持续下去。雷竞技最新app电子器件受到正常使用和来自外部来源的损坏的磨损,无论是物理还是电子。设备的寿命可以小心延伸或通过增加部件的质量来延伸。

然而,最近,一群科学家们已经给了我们另一个可以增加设备的长寿的选项。他们创建了一种特殊类型的粒子,可以“愈合”特定类型的损坏的电路,允许它持续更长时间,而无需维修或更换。这些称为Janus粒子。

神的神秘神,Janus,展示在梵蒂冈博物馆。照片由Fubar Obfusco提供。

Janus粒子

这种技术背后的科学是巧妙的。每个微小的“机器人”是一个特殊的粒子,称为Janus粒子。为双面罗马神janus命名,颗粒是微小的球体,每半个都有化学上的表面。

Janus颗粒制造的图形表示。图片来自维基百科

首先在20世纪80年代创建,Janus粒子可以以多种不同的方式制作,具体取决于它们所构成的材料。

一种方法通过捕获第一材料的微小球体,通常只有几百纳米的直径,在蜡或油中,使一个半球暴露,然后在溶解蜡或去除油之前在第二种材料中涂覆半球。释放颗粒。它们可以根据许多不同的材料制成,这取决于他们在各种行业中的预期功能。例如,Janus粒子可以在成像细胞和生物传感Theranostics.防水纺织品介电泳, 和更多。

然而,在自我愈合电路的情况下,颗粒是金球,其中一半也涂覆铂。

弥合差距

当颗粒混合到过氧化氢的溶液中时,铂一半与溶液反应,以足够快的步伐释放氧气以推动粒子,几乎像烟花或瓶子火箭。由于这种行为,颗粒也称为纳米热管。

纳米电机溶液可以施加到电路的表面,并且随着颗粒在随机方向上拍摄,它们偶尔会粘。研究人员用电路测试了概念,该概念由硅晶片上的金迹组成,在迹线中使用微小的间隙制备,防止电路正常工作。他们发现,当颗粒在电路中粘在微小的裂缝中时,它有效地桥接裂缝。由于粒子本身是导电的,因此该桥允许电路正常起作用。

显微镜(左)和模拟(右)图像显示在电路中的休息中收集的颗粒。图片来自纳米字母

单独的颗粒的随机分布不足以弥合差距。然而,电路中的断裂会产生表面能的差异,这在一定程度上吸引粒子并在正确的位置保持位置。

生物平相

这种自我修复系统的最酷部分之一是如何模仿我们的身体愈合伤害的方式。颗粒粘在裂缝上的工作量与血小板粘附在血管中切割的边缘相同的方式,最终彼此粘附并堵塞孔。事实上,研究人员受到这一过程的启发。

血小板形成塞子以停止出血。图片来自默克手册

允许系统工作的简单原理意味着不需要复杂的编程或复杂的制造。它有意义,真的。我们的身体一直在很长一段时间内修复了这样的小切割。为什么不模仿电路损坏的过程?当然不是我们第一次找到优雅,有效的解决方案,并且它绝对不会是最后一个。