顆粒在線訊：據外媒報道，休斯頓大學的研究人員報告稱，隨著一種使用專門有機半導體納米管(OSNTs)的電化學致動器的開發(fā)，他們在材料科學和工程領域取得了突破。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器人、生物電子和生物醫(yī)學科學研究的一個關鍵部分。

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

明顯的運動（科學家將其定義為驅動并測量為變形應變）和快速響應時間一直是難以實現的目標，特別是對于在液體中操作的電化學驅動裝置。這是因為液體的阻力限制了致動器的運動并限制了離子在電極材料和結構中的運輸和積聚。在Abidian的實驗室里，他和他的團隊完善了繞過這兩個絆腳石的工作方法。

“我們的有機半導體納米管電化學裝置表現出高驅動性能，在液體和凝膠聚合物電解質中具有快速的離子傳輸和積累以及可調控的動態(tài)。這個裝置表現出了出色的性能，包括低功耗/應變、大變形、快速響應和出色的致動穩(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構的巨大有效表面積。較大的面積有利于離子傳輸和積累，進而帶來高電活性和耐久性。

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

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

據了解，實驗中所使用的有機半導體被稱為共軛聚合物，是由Alan J. Heeger、Alan MacDiarmid和Hideki Shirakawa這三位科學家在20世紀70年代發(fā)現的，他們因發(fā)現和開發(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，要想超越現狀，最終產品不僅要證明它是高效的，而且還要證明它可以持久。

“為了證明潛在的應用，我們設計和開發(fā)了一個微米級的可移動神經探針，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，通過調整可移動的微懸臂的位置可以加強因組織受損或神經元位移而受到不利影響的神經信號記錄?！?/p>

他們接下來的目標是動物測試，并將很快在哥倫比亞大學進行。預計到2021年底會有早期結果，隨后會有更長期的測試。

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