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基里加米式的制造可以midd910实现新的三维纳米结构

纳米技术 2021-10-13 23:58:52

作者是宾夕法尼亚州立大学的杰米·奥贝迪克 对结构薄膜进行战略性切割,可以在薄膜上施加力时产生3D纳米结构,就像在纸上进行kirigami切割可以产生弹出结构一样

信用:詹妮弗M

麦肯/宾夕法尼亚州立大学磁共振成像 一种模仿日本古代艺术的新技术可能会提供一种更简单的方法来制造复杂的3D纳米结构,用于电子、制造和医疗保健

Kirigami通过在折叠之前有策略地在纸上进行剪裁,增强了日本折纸艺术形式,即折叠纸张来创造三维结构设计

这种方法使艺术家能够更容易地创造复杂的三维结构

宾夕法尼亚州立大学电气工程与计算机科学梁教授说:“我们使用纳米尺度的基里加米来制造复杂的三维纳米结构。”他也是在《高级材料》杂志上发表这项研究的团队负责人

“这些3D结构很难制造,因为目前的纳米制造工艺基于仅使用平面或平坦薄膜的微电子制造技术

如果没有基里加米技术,复杂的三维结构将更难制造或者根本不可能制造

" 洛佩兹说,如果把力施加到一个均匀的结构薄膜上,除了拉伸它一点点之外,什么也不会发生,就像一张纸被拉伸时发生的那样

但是,当影片被剪切,并且力被施加到某个方向时,就会弹出一个结构,类似于基里加米艺术家对剪纸施加力

平面切割图案的几何形状决定了三维结构的形状

电气工程与计算机科学教授梁解释了他如何使用kirigami技术,以一种潜在的更有效的方式来制造用于柔性电子器件的3D纳米结构

在2021年2月16日的采访中,洛佩兹描述了这项技术是如何工作的,以及这些3D纳米结构的潜在未来用途,提到了他在2021年2月4日发表在《高级材料》杂志上的研究

学分:宾夕法尼亚州立大学 洛佩兹说:“我们证明了使用传统的平面制作方法从相同的2D切割几何图形中创建不同的三维纳米结构是可能的。”

“通过在影片中引入最小的尺寸变化,我们可以彻底改变弹出式架构的三维形状

我们展示了纳米尺度的装置,只要将切口的宽度改变几纳米,就可以倾斜或改变曲率

" 基里加米式纳米工程的这一新领域使得机器和结构的开发成为可能,这些机器和结构可以随着环境的变化而从一种形状变成另一种形状,或者变形

一个例子是电子元件,其在高温下改变形状,以使更多的空气在设备内流动,从而防止设备过热

洛佩兹说:“这种基里加米技术将允许适应性柔性电子设备的发展,这种电子设备可以结合到具有复杂地形的表面上,例如放置在人脑上的传感器。”

“我们可以利用这些概念来设计传感器和执行器,这些传感器和执行器可以改变形状和配置,从而更高效地执行任务

想象一下,随着温度、光照或化学条件的微小变化,结构可能会改变形状

" 洛佩兹将把他未来的研究重点放在将这些基里加米技术应用于一个原子厚的材料和压电材料制成的薄致动器上

这些2D材料为基里加米诱导结构的应用开辟了新的可能性

洛佩兹说,他的目标是与宾夕法尼亚州立大学材料研究所(MRI)的其他研究人员合作,开发新一代微型机器,这些机器原子级扁平,对环境变化更敏感

洛佩兹说:“磁共振成像在2D材料的合成和表征方面处于世界领先地位,这是可用于基里加米工程的终极薄膜。”

“此外,通过将超薄压电和铁电材料结合到基里加米结构上,我们将开发出灵活的和可变形的结构

这些变形的微型机器对于恶劣环境中的应用以及药物输送和健康监测非常有用

我正致力于使宾夕法尼亚州立大学和核磁共振成像成为我们开发这些超小型机器的地方,用于各种特定的应用

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