Habe eine zerkratzte Gadget? Selbstfahrende Partikel zur Rettung

Elektronik wie Sonnenkollektoren und flexible Geräte möglicherweise eines Tages in der Lage, ihre "Wunden", durch winzige, selbstfahrende Nanopartikel, die erkennen und reparieren Schäden zu heilen.

Mikroskopische Kratzer in elektrischen Schaltungen können den Stromfluss unterbrechen und ernsthaft beeinträchtigen die Leistung der Geräte, aber solche Kratzer sind schwer zu erkennen und noch schwerer zu reparieren, sagen Forscher.

Ingenieure von der University of California, San Diego (UCSD) und der University of Pittsburgh haben jetzt sogenannte Nanomotors entwickelt, die selbstständig erkennen und bewegen sich auf diese Kratzer vor verkeilen sich in den Rissen. [Video: die Nanomotors in Aktion zu sehen, da sie einen Kratzer heilen]

Weil die Partikel aus Gold und Platin, die Strom leiten bestehen, sie überbrücken die Lücke — Heilung der Wunde – und führen Sie die Schaltung erneut, nach Angaben der Forscher. Die Nanomotors gelten in eine flüssige Lösung, die auch den Kraftstoff Wasserstoff-Peroxid enthält, der sie antreibt.

Winzige Partikel im Blut von Säugetieren namens Blutplättchen gefunden das Design des Systems, inspiriert, sagte der Wissenschaftler, die ihre Forschung auf der 251. Sitzung & Landesausstellung von der American Chemical Society am Sonntag (13. März) präsentiert. Diese Blutplättchen zusammenklumpen am Standort einer Wunde zu Form, die Blutungen stammen und die Wunde heilen zu helfen.

Um die Nanomotors zu bauen, die Forscher zunächst erstellt kleine goldene Kugeln und beschichtet die Hälfte der einzelnen Kugeln mit Platin, das wirkt als Katalysator zu brechen, den Kraftstoff, die sie treibt. [Top 10 Erfindungen, die die Welt veränderten]

Dann die goldenen Halbkugeln wurden speziell modifiziert, um der hydrophobe Effekt nutzen – das Phänomen, das bewirkt, dass Öl Tröpfchen von Wasser trennen und zusammenführen.

Die Risse in elektrischen Schaltungen sind in der Regel hydrophob, also indem man die Partikel auch hydrophobe, die Forscher in der Lage konnten, die Partikel zu Kratzer natürlich suchen zu lenken. Die winzigen Partikel werden auch zu anderen Nanomotors, so dass sie zu Form-Clustern, die größere in einem Stromkreis Lücken gezeichnet.

In der Studie, präsentiert auf der Begegnung und im September letzten Jahres veröffentlichten Blei Autor Jinxing Li, Doktorandin in der UCSD Abteilung Nanoengineering, und seine Kollegen beschrieben wie sie gezeigt hatten, dass das System eine absichtlich beschädigte Schaltung, bestehend aus einer gold-Elektrode, eine direkte Stromquelle und eine rote LED, innerhalb von 30 Minuten reparieren könnte.

Nach Li wäre Elektronik Fähigkeit zu heilen besonders nützlich für Sonnenkollektoren, die häufig in abgelegenen und feindseligen Umgebungen eingesetzt werden, sowie für zukünftige flexible Elektronik integriert Dinge wie Kleidung, die eine Menge von mechanischem Stress erleben werden.

"Diese extrem kleinen Nano-Partikel für die Reparatur von Präzision, so dass sie einiges an Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Löten einsparen sollte", sagte Li LiveScience. "Der nächste Schritt ist zu untersuchen, wie diese Nanomotors in elektronischen Systemen für on-Demand-Aktivierung zu integrieren."

Frühere Untersuchungen zur Selbstheilung Elektronik hat in der Regel darauf ausgerichtet selbstheilende Materialien, die Strom leiten und integrale Bestandteile eines Schaltkreises werden können. Zum Beispiel Guihua Yu, Assistant Professor für Maschinenbau an der University of Texas, und sein Team erstellt eine Selbstheilung Durchführung Gel als vorgesehen ein weiches Gelenk auf Schaltung Kreuzungen, wo Brüche häufig auftreten.

"Die in dieser Studie beschriebenen Nanomotors eher wie ein Reparatur-Werkzeug außerhalb der Elektronik", sagte Yu Leben Wissenschaft. "Menschen können die Nanomotors verwenden, um die Risse in Schaltungen zu reparieren, wie sie Beton verwenden, um Risse an der Wand befestigen."

Aber er sagte, eine gestaltete chemische Umgebung am Ort der Schädigung zu schaffen, durch Hinzufügen von Brennstoff zusammen mit den Nanomotors könnte es eine Herausforderung, die neue Technologie in elektronischen s zu integrieren. Ein völlig autonomes Self-healing System müssten in der Lage zu spüren sein, wenn Schaden auftritt und gelten die Nanomotors und Kraftstoff für den richtigen Bereich... "Dies stellt eine Einschränkung in Bezug auf wie sie vielseitige elektronische Systeme angewendet werden können, und wie sie problemlos in Schaltungen zur Selbstheilung Arbeiten integriert werden können," hinzugefügt Yu.

Das System basiert in erster Linie auf traditionell in der Elektronik verwendeten Materialien, und es spielt keine Rolle, wie viel Zeit ist vergangen, da die Schäden an der Rennstrecke, die UCSD-Forscher sagte.

Der Ansatz auch Anwendungen außerhalb der Elektronik haben könnte, sagte Li. Im Jahr 2013 zeigte eine Gruppe von der Pennsylvania State University ein ähnliches System, das die Ionen-Gradienten, verursacht durch die Mineralien freigesetzt, wenn ein Knochen bricht zu schalten, und direktes Droge-Durchführung-Nanopartikel auf der Website des Risses verwendet.

Li sagte ihren Ansatz für einen ähnlichen Zweck genutzt werden, und sie haben bereits bewiesen, dass sie Nanomotors mit Magen-Säure oder sogar Wasser als Treibstoff versorgen können.

"Das Konzept hier demonstriert eine profunde Auswirkung Nachnahme Medizin haben könnte", sagte Li. "Wir möchten nanoskaligen Medizin Shuttles zu entwickeln, die schwimmen und Krankheit Websites als nächstes erkennen konnte. Beispielsweise können wir Nanomotors mit Antikörper auf der Oberfläche zu ändern und zu schwimmen und Tumoren gezielt zu verwenden."

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