顆粒在線訊：據(jù)外媒報道，休斯頓大學(xué)的研究人員報告稱，隨著一種使用專門有機(jī)半導(dǎo)體納米管(OSNTs)的電化學(xué)致動器的開發(fā)，他們在材料科學(xué)和工程領(lǐng)域取得了突破。目前處于開發(fā)的早期階段，該致動器將成為有助于未來機(jī)器人、生物電子和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的一個關(guān)鍵部分。

UH Cullen工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程副教授、這項(xiàng)新研究的論文通訊作者M(jìn)ohammad Reza Abidian指出：“將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電化學(xué)裝置在許多應(yīng)用中都有潛在用途，從軟機(jī)器人和微泵到自動聚焦微透鏡和生物電子學(xué)。”

明顯的運(yùn)動（科學(xué)家將其定義為驅(qū)動并測量為變形應(yīng)變）和快速響應(yīng)時間一直是難以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，特別是對于在液體中操作的電化學(xué)驅(qū)動裝置。這是因?yàn)橐后w的阻力限制了致動器的運(yùn)動并限制了離子在電極材料和結(jié)構(gòu)中的運(yùn)輸和積聚。在Abidian的實(shí)驗(yàn)室里，他和他的團(tuán)隊(duì)完善了繞過這兩個絆腳石的工作方法。

“我們的有機(jī)半導(dǎo)體納米管電化學(xué)裝置表現(xiàn)出高驅(qū)動性能，在液體和凝膠聚合物電解質(zhì)中具有快速的離子傳輸和積累以及可調(diào)控的動態(tài)。這個裝置表現(xiàn)出了出色的性能，包括低功耗/應(yīng)變、大變形、快速響應(yīng)和出色的致動穩(wěn)定性，”Abidian說道。

另外他還指出，這種出色的性能源于納米管狀結(jié)構(gòu)的巨大有效表面積。較大的面積有利于離子傳輸和積累，進(jìn)而帶來高電活性和耐久性。

“這種OSNT致動器的低功耗/應(yīng)變值，即使它在液體電解質(zhì)中運(yùn)行也標(biāo)志著比以前報道的在液體和空氣中運(yùn)行的電化學(xué)致動器有了深刻的改進(jìn)。我們評估了長期穩(wěn)定性。跟以前公布的在液體電解質(zhì)中工作的基于共軛聚合物的致動器相比，這種有機(jī)半導(dǎo)體納米管致動器表現(xiàn)出更高的長期穩(wěn)定性，”Abidian說道。

與Abidian一起參與該項(xiàng)目的還有Mohammadjavad Eslamian、Fereshtehsadat Mirab、Vijay Krishna Raghunathan和Sheereen Majd，他們都來自于UH Cullen工程學(xué)院的生物醫(yī)學(xué)工程系。

據(jù)了解，實(shí)驗(yàn)中所使用的有機(jī)半導(dǎo)體被稱為共軛聚合物，是由Alan J. Heeger、Alan MacDiarmid和Hideki Shirakawa這三位科學(xué)家在20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)的，他們因發(fā)現(xiàn)和開發(fā)共軛聚合物而在2000年獲得諾貝爾獎。

對于一種新型的致動器來說，要想超越現(xiàn)狀，最終產(chǎn)品不僅要證明它是高效的，而且還要證明它可以持久。

“為了證明潛在的應(yīng)用，我們設(shè)計(jì)和開發(fā)了一個微米級的可移動神經(jīng)探針，它是基于OSNT微動器的，”Abidian說道，“這種微探針有可能被植入大腦，通過調(diào)整可移動的微懸臂的位置可以加強(qiáng)因組織受損或神經(jīng)元位移而受到不利影響的神經(jīng)信號記錄?！?/p>

他們接下來的目標(biāo)是動物測試，并將很快在哥倫比亞大學(xué)進(jìn)行。預(yù)計(jì)到2021年底會有早期結(jié)果，隨后會有更長期的測試。

“考慮到迄今為止的成就，我們預(yù)計(jì)這些新的基于OSNT的電化學(xué)裝置將有助于推動下一代軟機(jī)器人、人工肌肉、生物電子學(xué)和生物醫(yī)學(xué)裝置的發(fā)展，”Abidian說道。