将形状记忆效应应用于微小的纳米机器

第一次,苏黎世联邦理工学院研究人员获得与对象作为形状记忆效应小如几个纳米。这种技术可以用来创建纳米机械和机械设备。

指的形状记忆合金变形后可以返回到原来的结构。这种现象和它产生的力量通常用于机械传动系统,如发电机和液压泵。

然而,这种形状记忆效应还没有被利用在纳米尺度上:形状记忆合金制成的物体只能回到原来的形状是否大于50 nm。

团队指导下使用的欧洲杯足球竞彩陶瓷材料是萨尔瓦多窗格中,瑞士苏黎世联邦理工学院的教授材料的机器人和Xiang-Zhong陈,资深科学家在他的团队,来克服这一限制。

研究人员说明了形状记忆效应ferroic 20 nm厚的一层氧化物发表的一项研究中自然通讯。这种突破使形状记忆效应应用于微小的纳米机器。

一个特殊的结构是必要的

乍一看,ferroic氧化物似乎没有特别适合于形状记忆效应:散装脆性,和生成很薄层,他们通常必须固定基质,使它们不灵活。

保持形状记忆效应,研究人员使用两个不同的氧化物,钛酸钡,和钴铁氧体,实现薄层到氧化镁衬底。这两种氧化物的晶格参数显著不同。两者之间的张力氧化物生成一个螺旋形扭曲的结构后,科学家们分离的两层带支撑衬底。

这些独立的ferroic氧化物纳米结构非常弹性和弹性,并允许灵活的运动。他们还展示了一种形状记忆效应:结构伸出并成为永久变形当科学家们应用机械拉伸力。

之后,科学家们利用扫描电子显微镜直接电子束在变形结构,回到原来的形状。因此,电能产生形状记忆效应。这种影响的最小样本量曾经被确认有一层厚度约20海里。

通常,形状记忆效应是引起热或磁操纵在其他例子。

的原因与电子辐照五月ferroic氧化物和氧化物中的极化的方向,我们怀疑。

陈Xiang-Zhong,资深科学家、科技Hochschule Eidgenossische苏黎世

氧化物中的极化对齐平行结构平面拉伸自立式结构。电子束,另一方面,导致偏振垂直于结构平面对齐,导致机械应变变化和合同到原来的形状。

广泛的应用

尽管守时温度欺骗(传统上用来刺激形状记忆)是不可能的在纳米尺度上,这种反应为各种电能更有用的应用程序。一个可能的应用:由于他们的高弹性,氧化物可以用来取代或部分脊柱的肌肉纤维。

其他应用程序将新的纳米机器人系统:机械运动,发生在两个结构之间的切换可以用来驱动微型马达。

科技Hochschule Donghoon Kim Eidgenossische苏黎世

他开始致力于这项研究作为一个博士生,是它的两个主要作者之一。

此外,我们的方法也可以促进持久发展的小型机器,因为材料不仅弹性而且耐用。

Minsoo金姆,研究报告的主要作者和博士后,Eidgenossische科技Hochschule苏黎世

灵活的电子产品和软机器人系统也可以应用。调查人员已经能够进一步发展这样的氧化自立式结构在另一项研究中,最近发表在《华尔街日报》先进材料技术欧洲杯足球竞彩,所以他们的磁电性质可以更准确地监控和调优。

形状记忆氧化物可以用来制造植入人体的纳米机器人,可以刺激细胞或修复组织,等等。纳米机器人可以触发改变形状和执行特定功能的人体利用外部磁场。

”此外,这些形状记忆氧化物结构的磁电性能可以被使用,除此之外,电刺激细胞体内,例如,激活神经细胞在大脑,心脏治疗,或者加速骨愈合过程得出结论,”萨尔瓦多窗格。

最终,磁电形状记忆氧化物有潜力用于纳米设备微型天线或传感器。

期刊引用:

金、D。等。(2023)扭曲的ferroic纳米复合材料的形状记忆效应。自然通讯。doi.org/10.1038/s41467 - 023 - 36274 - w。

金米。等。(2023)Strain-Sensitive灵活的磁电陶瓷纳米复合材料。先进材料技术欧洲杯足球竞彩。doi.org/10.1002/admt.202202097。

来源:https://ethz.ch/en