วัสดุเพียโซอิเล็กทริกที่พิมพ์ 3 มิติเข้าแถวสำหรับการใช้งานทางการแพทย์

วัสดุเพียโซอิเล็กทริกที่พิมพ์ 3 มิติเข้าแถวสำหรับการใช้งานทางการแพทย์

หากคุณเคยเป็นเจ้าของนาฬิการะบบควอตซ์ เคยได้รับการตรวจอัลตราซาวนด์ในที่ทำงานของแพทย์ หรือชอบผู้ช่วยส่วนตัวที่ควบคุมด้วยเสียง เช่น Siri แสดงว่าคุณใช้ piezoelectricity นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียเทคและมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนียได้พัฒนาวิธีการพิมพ์วัสดุเพียโซอิเล็กทริกแบบ 3 มิติ โครงสร้างที่พิมพ์ 3 มิติเหล่านี้ดูเหมือนแผ่นหวีเล็กๆ 

คุณสมบัติของยาเหล่านี้สามารถ

ปรับเปลี่ยนได้หรือกำหนดโดยตรงได้ ซึ่งนำไปสู่ยุคใหม่สำหรับอุปกรณ์และวัสดุทางการแพทย์ 

การผลิตเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกหากคุณยืด บีบ หรือใช้ความเครียดหรือแรงกดกับคริสตัลเพียโซอิเล็กทริก โครงสร้างจะบิดเบี้ยว ผลักอะตอมบางส่วนเข้ามาใกล้กันและอะตอมบางส่วนแยกออกจากกัน ประจุไฟฟ้าสุทธิปรากฏขึ้น และเพื่อปรับสมดุลตัวเอง ประจุบวกและประจุลบจะเรียงตัวกันที่ขั้ว (ตรงข้ามกับใบหน้าด้านนอก) ของคริสตัล ศักย์ไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นและสามารถควบคุมได้สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นพลังงานกลได้

วันนี้เราพึ่งพาเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกสำหรับทรานสดิวเซอร์ วงจร และระบบอื่น ๆ แต่ช่วงของคุณสมบัติของเพียโซอิเล็กทริกที่พร้อมใช้งานสำหรับการใช้งานใหม่ยังคงมีจำกัดXiaoyu (Rayne) Zhengผู้เขียนอาวุโสของการ ศึกษา Nature Materialsกล่าว การวางแนวของคริสตัลมีน้อย วัสดุเปราะ และการพัฒนาและการประมวลผลต้องใช้ห้องสะอาด

เพื่อแก้ไขข้อจำกัดเหล่านี้ เจิ้งและทีมวิจัยของเขาได้พัฒนาเทคนิคการผลิตสารเติมแต่งสำหรับวัสดุเพียโซอิเล็กทริก แทนที่จะสังเคราะห์ทางเคมีวัสดุเพียโซอิเล็กทริกแบบใหม่ เทคนิคของพวกเขาใช้วัสดุที่มีอยู่และเครื่องพิมพ์ 3 มิติบนเดสก์ท็อปที่ดัดแปลงขั้นตอนการพิมพ์พูดง่ายๆ คือ วัสดุ piezoelectric ที่พิมพ์ 3 มิติใหม่เหล่านี้สามารถปรับค่าได้ Zheng อธิบาย “ไม่เหมือนกับ piezoelectrics ทั่วไปที่มีการกำหนดการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าโดยผลึกภายใน วิธีการใหม่นี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถกำหนดและตั้งโปรแกรมการตอบสนองของแรงดันไฟฟ้าให้ขยาย ย้อนกลับ หรือระงับไปในทิศทางใดก็ได้” เขากล่าว

ทีมของเจิ้งประดิษฐ์วัสดุเพียโซอิเล็กทริก

ด้วยกระบวนการสามขั้นตอน ขั้นแรก พวกเขากระจายผงที่ผ่านการบำบัดพื้นผิวในเรซินที่ไวต่อแสงจนกระทั่งเกิดเมทริกซ์ที่เป็นของแข็ง จากนั้นพวกเขาก็เปิดแผ่นเรซินบาง ๆ กับลำแสงที่มีลวดลายซ้ำแล้วซ้ำอีกเพื่อสร้างตาข่าย ในที่สุด พวกเขาเปิดตาข่ายกับสนามไฟฟ้าที่รุนแรงเพื่อให้แน่ใจว่าเสาจัดแนวและตอบสนองโดยรวมอนาคตของวัสดุเพียโซอิเล็กทริก ความสามารถในการปรับแต่งของวัสดุเพียโซอิเล็กทริกที่พิมพ์ 3 มิติยังช่วยให้ใช้งานได้หลากหลาย เจิ้งจินตนาการถึงการใช้งานในวัสดุและอุปกรณ์อัจฉริยะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการแพทย์ 

การใส่ขดลวดแบบปรับได้ในหลอดเลือดจะควบคุมและรับรู้การเปลี่ยนแปลงของความดันโลหิต ผิวหนังสังเคราะห์ที่ตรวจจับได้เองจะบันทึกและตรวจจับแรงกด ชีพจร การเคลื่อนไหวของข้อ เสียง อัตราการหายใจ และการเคลื่อนไหว อุปกรณ์สวมใส่จะรับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงของแรงกดที่มือและเท้า ในขณะที่เครื่องแปลงสัญญาณอัลตราซาวนด์จะช่วยให้บุคลากรทางการแพทย์มองเห็นเนื้อเยื่อในรูปแบบต่างๆ

ข้อดีของวัสดุ piezoelectric ที่พิมพ์ 3 

มิติคือสิ่งที่ทำให้โครงการยากขึ้น Zheng กล่าว กลุ่มวิจัยเผชิญกับความท้าทายหลักสองประการ: การสร้างแบบจำลองวัสดุและการตอบสนองของวัสดุเหล่านั้นในพื้นที่เทนเซอร์ และทำให้แน่ใจว่าวัสดุนั้นสามารถพิมพ์ได้ทีมวิจัยมั่นใจว่าผลลัพธ์ของพวกเขาจะยังคงอยู่ในขณะที่สำรวจการใช้งานใหม่ๆ สำหรับวัสดุเพียโซอิเล็กทริกที่พิมพ์ 3 มิติ พวกเขาใช้การจำลองและการทดลองเพื่อยืนยันทฤษฎี การออกแบบ และวัสดุโดยใช้รูปทรงคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกแบบคลาสสิก และตรวจสอบพฤติกรรมที่คาดหวังและการ

ตอบสนองของวัสดุที่พิมพ์ 3 มิติในการทดลอง

อะไรต่อไปสำหรับทีมวิจัย? การออกแบบความไวของพัลโซอิเล็กทริกที่เหมาะสม การพัฒนาวิธีการสำหรับการรวมระบบอิเล็กทรอนิกส์ 3 มิติ และตรวจสอบวัสดุเพียโซอิเล็กทริกที่เป็นมิตรกับชีวภาพมากขึ้นสำหรับการใช้งานอุปกรณ์ฝังตัวในการศึกษาของพวกเขา Kraemer และเพื่อนร่วมงานคาดการณ์การกระจายทั่วโลกในอนาคตของยุงโดยใช้แบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ 17 แบบรวมกับข้อมูลเกี่ยวกับการแพร่กระจายของยุงในอดีตและการคาดการณ์การเคลื่อนไหวของมนุษย์

จากการอธิบายผลลัพธ์ของพวกเขาในNature Microbiology ทีมงานกล่าวว่าพวกเขาคาดว่ายุงเสือโคร่งเอเชียจะแพร่กระจายไปทั่วยุโรปภายในปี 2050 ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ของฝรั่งเศสและเยอรมนี และยังเป็นหย่อมของอังกฤษ เวลส์ สแกนดิเนเวีย และรัฐบอลติก ในขั้นต้น การขยายตัวคาดว่าจะเป็นอิสระจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ แต่การแพร่กระจายในภายหลังจะถูกขับเคลื่อนโดยการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมเป็นหลัก ภายในปี 2080 ทีมงานคาดการณ์ว่ายุงลายเสือในเอเชียจะอยู่ใน 197 ประเทศทั่วโลก โดย 20 ในจำนวนนั้นตรวจพบว่ามีอยู่เป็นครั้งแรก

ความเป็นเมืองและความชื้นKraemer บอกกับPhysics Worldว่าการขยายตัวส่วนใหญ่ “เกิดจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น แต่ปัจจัยอื่นๆ เช่น ความเป็นเมืองและความชื้นก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน” เขากล่าวเสริมว่า “เราแสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนไหวของมนุษย์มีความสำคัญอย่างยิ่ง มนุษย์ขนส่งยุงในทุกขั้นตอน ทั้งตัวเต็มวัย ไข่ ตัวอ่อน ไปยังตำแหน่งใหม่ที่สามารถสร้างประชากรใหม่ได้”

นี่ไม่ใช่ปรากฏการณ์ใหม่ ในฤดูร้อนปี 2408 มีการระบาดของโรคไข้เหลืองในเซาธ์เวลส์ เมื่อมียุงสายพันธุ์เดียวกันมาถึงเรือจากคิวบา มีผู้ติดเชื้ออย่างน้อย 27 รายและเสียชีวิต 15 ราย Metelmann กล่าวว่าเป็นไปได้เสมอที่ยุงเขตร้อนจะถูกนำเข้าสู่สหราชอาณาจักรในช่วงฤดูร้อนที่อากาศอบอุ่นและอยู่รอดและแม้กระทั่งผสมพันธุ์เป็นเวลาสองสามสัปดาห์ก่อนที่จะหายไปในฤดูหนาว แต่ผลการวิจัยล่าสุดของทีมของเขาแสดงให้เห็นว่าในอนาคตอันใกล้ การแนะนำดังกล่าวอาจนำไปสู่การจัดตั้งประชากรที่อาศัยอยู่ที่อยู่รอดในฤดูหนาว

เมเทลมันน์เสริมว่าการมาถึงของยุงลายเสือในเอเชียไม่ได้แปลว่าโรคที่พวกมันเป็นพาหะ แต่มันทำให้ “มีโอกาสมากขึ้น” ความเสี่ยงที่ใหญ่ที่สุดคือโรคที่มียุงเป็นพาหะนำโดยนักเดินทาง “ถ้ายุงตัวนี้เกิดขึ้นในสหราชอาณาจักรและเราได้รับการแนะนำจากกรณีการเดินทางของ chikungunya และยุงกัดผู้เดินทางก็จะสามารถแพร่เชื้อในท้องถิ่นได้” Metelmann อธิบาย

แม้ว่ากลยุทธ์การเฝ้าติดตามและควบคุมในปัจจุบันจะสมเหตุสมผล แต่การป้องกันไม่ให้ยุงลายเสือเอเชียในสหราชอาณาจักรมีขึ้นในระยะยาวจะกลายเป็นความท้าทายมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากสภาวะต่างๆ มีความเหมาะสมมากขึ้น Metelmann กล่าว เขาแนะนำว่าจุดสนใจในอนาคตอาจเป็นเทคนิคในการหยุดยั้งไม่ให้ยุงส่งไวรัสและการกระทำอื่นๆ เช่น การฉีดวัคซีน

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>slottosod.com