研究人员从蜘蛛网中汲取灵感,开发用于生物医学成像的3D光电探测器

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普渡大学的创新者们正从大自然中汲取灵感,开发用于生物医学成像的3D光电探测器。


普渡大学的研究人员使用了一些蜘蛛网的建筑特征来开发这项技术。典型的蜘蛛网提供了优良的机械适应性和对各种机械负载(如风暴)的损伤容忍度。


普渡大学生物医学工程和机械工程助理教授Chi Hwan Lee说:“我们采用了独特的分形蜘蛛网设计来开发可变形且可靠的电子设备,这种设备可以与任何三维曲线表面无缝连接。例如,我们展示了一个半球或圆顶的光电探测器阵列,它可以同时探测入射光的方向和强度,就像节肢动物(如昆虫和甲壳类动物)的视觉系统一样。”


普渡技术使用了显示重复模式的蜘蛛网的结构架构。这项工作得到了美国国家科学基金会(NSF)和空军研究实验室的支持。它发表在《先进材料》上。


Lee说,这提供了一种独特的能力,可以根据螺旋和径向尺寸的有效比例将外部诱导的应力分布在整个螺纹中,并提供了更大的延展性,以更好地分散拉伸时的力。Lee说,它还可以忍受线程的轻微剪切,同时保持整个web架构的整体强度和功能。


Jai N. Gupta电气和计算机工程教授Muhammad Ashraful Alam说:“3d光电结构对于需要大视场和广角防反射的光电探测系统特别有吸引力,这将在许多生物医学和军事成像用途上有用。”


Alam说,这项工作建立了一种平台技术,可以将分形web设计与系统级半球形电子器件和传感器集成在一起,从而提供了几种优秀的机械适应性和对各种机械负载的损伤容错能力。


Lee说:“在这项工作中提出的组装技术能够在3D结构中部署2D可变形电子器件,这可能预示着更好地推进3D电子和光电子器件领域的新机遇。”


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