Doorgaans is het belangrijkste doel van elektronica-ingenieurs om componenten en apparaten te ontwikkelen die duurzaam zijn en gedurende lange tijd kunnen werken zonder te worden beschadigd. Dergelijke apparaten vereisen resistente materialen, die uiteindelijk bijdragen aan de ophoping van elektronisch afval op onze planeet.

Onderzoekers van de Northwestern University en de University of Illinois hebben onderzoek gedaan naar een heel ander type elektromechanisch systeem (MEMS):dat is gebaseerd op zogenaamde 'transiënte materialen'. Tijdelijke materialen zijn materialen die op geprogrammeerde en specifieke tijden kunnen oplossen, resorberen, desintegreren of op andere manieren fysiek kunnen verdwijnen.

Hun meest recente artikel, gepubliceerd in Nature Electronics , introduceert nieuwe MEMS op basis van volledig in water oplosbare materialen die na een bepaalde tijd in hun omgeving kunnen oplossen. In de toekomst kunnen deze materialen helpen om de hoeveelheid elektronisch afval te verminderen, waardoor de ontwikkeling mogelijk wordt van sommige elektronische apparaten die spontaan verdwijnen wanneer ze niet langer nodig zijn.

"Dit werk bouwt voort op onze inspanningen bij het creëren van de materialen en technische basis voor 'tijdelijke' elektronische apparaten," vertelde John A. Rogers, een van de onderzoekers die het onderzoek uitvoerden, aan Tech Xplore. "Een subset van deze klasse van voorbijgaande apparaten zijn apparaten die in staat zijn tot resorptie in biovloeistoffen of grondwater door middel van hydrolyse, tot goedaardige eindproducten."

Rogers en zijn onderzoeksgroep ontwierpen de afgelopen jaren verschillende materialen die kunnen oplossen in hun omgeving. In hun eerdere werk hebben ze ook het enorme potentieel van deze materialen aangetoond voor het maken van tijdelijke medische implantaten met digitale elektronische mogelijkheden.

Zo stelden ze het gebruik van deze materialen voor om resorbeerbare sensoren te maken die in de hersenen van patiënten kunnen worden geïmplanteerd na een traumatisch hersenletsel of na een hersenoperatie, om intercraniale druk te detecteren. Evenzo benadrukten ze het potentiële gebruik van bioresorbeerbare materialen voor het maken van apparaten die het lichaam van binnenuit stimuleren, zoals pacemakers (geïmplanteerde apparaten die patiënten helpen herstellen na een hartoperatie door hun hartritme te regelen).

"Veel van deze systemen zouden kunnen profiteren van eco/bioresorbeerbare MEMS-technologieën voor een geavanceerde functie, een mogelijkheid die we in het verleden op dit gebied niet hadden", legt Rogers uit. "Onze nieuwe MEMS-apparaten worden op unieke wijze gekenmerkt door hun vermogen om op te lossen in een waterige omgeving - in het lichaam of in de omgeving."

De MEMS die door dit team van onderzoekers zijn gemaakt, bestaan ​​uit verschillende materialen die geleidelijk verdwijnen, langzaam reageren met water en uiteindelijk onschadelijke en milieuvriendelijke resten produceren. Deze materialen omvatten gedoteerd polysilicium, siliciumnitride en een bioresorbeerbaar polymeer op basis van polyanhydride.

"We waren de eersten die voorbeelden van voorbijgaande MEMS-apparaten presenteerden," zei Rogers. "We zien toepassingen die variëren van tijdelijke implantaten, om te voorzien in de huidige onvervulde behoeften in de patiëntenzorg, tot omgevingsmonitoren die veilig verdwijnen na een periode van gebruik om de noodzaak van herstel te voorkomen. Militaire toepassingen kunnen gevoelige systemen omvatten die op afstand worden ingezet, waar ongewenst herstel door een tegenstander is een punt van zorg."

In eerste tests en evaluaties testten Rogers en zijn team het vermogen van hun materialen om op te lossen in kleine dieren terwijl ze zich aan lichaamsweefsels hechtten en bereikten veelbelovende resultaten. Hun werk zou dus uiteindelijk de weg kunnen banen naar de fabricage van oplosbare medische implantaten, omgevingssensoren en andere soorten apparaten die er baat bij zouden hebben om op een milieuvriendelijke manier te verdwijnen na het voltooien van specifieke taken.

"In ons huidige onderzoek onderzoeken we de mogelijkheid om deze eco/bioresorbeerbare MEMS te integreren in verschillende van onze resorbeerbare elektronicaplatforms om nieuwe klassen van tijdelijke implantaattechnologieën te creëren," voegde Rogers eraan toe. + Verder verkennen

De allereerste voorbijgaande pacemaker lost onschadelijk op in het lichaam

© 2022 Science X Network