可生物降解的电子元件的优势和挑战
关键的外卖
软电子元件用于医疗设备减少了需要额外的手术。
软,瞬态电子设备提供潜力巨大广泛应用在电子市场。
研究继续发现新的生物降解化合物和材料电子设备和电路。
在1960年代中期,一个电影叫《神奇旅程》吸引了我的想象力。在电影中,拯救的生命科学家依靠领先技术,可以缩小五个人和一个潜艇微生物的大小。虽然这种技术还不存在(可能永远不会),另一种类型的神奇,worthy-of-a-science-fiction-movie技术存在today-biodegradable电子组件。
可生物降解的电子元件是用于各种各样的应用程序,从农业生物医学工程,电子市场提供令人兴奋的新机会。
可生物降解的半导体由斯坦福大学的研究人员开发的。
可生物降解的电子元件的优点
这里有一些更有利的可生物降解的电子元件的属性:
柔软性和灵活性
通常被称为软电子、可生物降解的电子产品可以联系软人体组织而导致没有过敏。此外,软电子有一个相当高的柔软和弹性,允许设备符合不同的形状。
可控的时间限制
可生物降解的电子可以控制时间限制。研究表明,软电子产品用于生物医学目的将解散,重吸收,以控制利率或消失后,预计设备寿命。因此,这些设备成为宝贵的临时医疗植入物,不需要额外的手术切除。
由于这些独特的特点,可生物降解的电子元件通常用于生物医学设备。
生物医学用途可生物降解的电子元件
的退化阶段,在一个斯坦福大学研究实验室。
可生物降解的电子设备,可以刺激治疗的可能性和协助再生组织可能迎来新的医学突破。微/纳米加工技术的发展使得研究人员创建植入式设备,包括软聚合物,生物可降解金属薄硅和有机材料。
生物传感器
生物传感器可以监测压力、流量、压力和化学物质在人体和协助医生诊断的生理条件。除了能够溶于体液在不再需要时,这些设备也表现出良好的电特性。
作为一个例子,某些类型的有机硅弹性体绝缘强度高和功能作为介质层高度敏感电容传感器用来测量压力和氧气水平血管。其他类型有优越的折射的特点,使角膜压力的测量。
除了医学应用,可生物降解的电子元件也进入了消费电子产品市场。
可生物降解的电子产品在市场上
可生物降解的电子元件的有利特性使他们理想的许多电子设备。新的聚酰胺灵活的电影提供机械强度、光学特性、温度和电阻需要下一代可穿戴传感器——非常薄的可折叠的电子触摸屏。特别承诺:以下可生物降解的电子产品的发展
聚酰胺的电影
自然产生的聚酰胺的新浪潮电影提供了一个未来的薄,透明的电子设备,在临终生物降解。为PCB设计,新的聚酰胺灵活的电影的特性可以消除当前典型的环氧树脂/丙烯酸粘合剂层板并导致非常灵活,薄电路板。
水溶性电子设备
其他研究已经表明,水溶性材料可以工作集成电路和其他组件用于环境传感器、医疗传感器,或一次性手机。称为瞬态电子、水溶性电子设备接受特定时间发生功能的编程设备降解成水之前,biofluids或土壤,浪费。薄层硅中使用ICs溶解形成环保硅酸。
场效应晶体管和环形振荡器
除了使用薄硅,研究团队也开发了场效应晶体管和环形振荡器从化合物组成的二氧化硅和钨。研究团队发现,他们可以控制一个设备将通过材料厚度、溶解离子类型、离子浓度,二氧化硅沉淀的方法。
可生物降解的丝绸
一种技术用于封装超薄层硅和镁在丝蛋白开始提取强、可降解从蚕茧的丝蛋白。然后,这个流程将继续通过调整丝蛋白的性质在时间间隔变化的退化。Nanomembranes镁相互连接,组成的薄层硅,和氧化镁盖茨工作高质量的半导体,可以控制或改变丝蛋白内的一个条件。因为瞬态电子产品使用非常少量的硅和镁,这些天然材料的解散并不影响人类健康或环境。
光波导
其他应用程序对可生物降解的电子元件包括光学波导和其他类型的环境兼容的光子组件。一个光波导允许控制和传输的光。Silk-based聚合物波导光生物调节和提供能力。
可生物降解的光学电子产品的一个应用程序涉及到使用食用光学传感器嵌入在农业生产。无毒光学传感器可以检测到有害细菌,然后溶解后消耗的食物。
研究人员还用蜘蛛丝指导光通过光子设备。持续发展的技术表明,光流过丝绸类似于流经玻璃纤维。鉴于丝绸的光学特性,研究团队丝绸集成到集成电路,用丝绸和直接光传播到电路的不同部分。光学传感器由丝绸可以溶解对环境无害。
可生物降解的电子面临的挑战
虽然生物降解医疗设备提供承诺,研究团队继续努力确保先进聚合物和生物可降解的成分完全溶解,不离开微量的有毒化学物质。
其他挑战涉及伸缩软的发展,瞬态电子元件和电路进行大规模生产。这些挑战燕尾设计电路的挑战,提供卓越的电子特性,满足设计期望在溶解之前环境或医学上良性的化合物。
可生物降解的电子产品的未来
尽管上述挑战,可生物降解的电子似乎无限的潜力。农业传感器传感器实时生长条件,传递信息给农民,然后分解到土壤里去的。纳米级医疗器械可能目标个人癌细胞和减少化疗。消费娱乐设备可能溶解在临终不贡献有毒化学品,电子垃圾。国防应用的例子包括无人机或机械设备编程的可生物降解的临终的例程。这些只是几个例子的方法,生物可降解的电子可能会改变生产行业是不可否认,可生物降解的电子产品的未来是光明的。
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