用于元宇宙的超薄硅无漂移数据手套

学术背景 随着元宇宙(Metaverse)的快速发展,人机交互(HMI)技术成为连接虚拟空间与人类用户的关键。其中,手势识别技术在元宇宙中尤为重要,尤其是手指运动的精确捕捉。传统用于手势识别的弯曲传感器(Bending Sensor)通常基于聚合物材料,如橡胶和粘合剂,但由于聚合物的粘弹性(Viscoelasticity),这些传感器在长期使用中存在信号漂移(Signal Drift)的问题。这种漂移会导致传感器的输出随时间变化,降低了其可靠性和长期稳定性。因此,开发一种无信号漂移的柔性弯曲传感器成为了一项重要挑战。 本文的研究旨在解决这一问题,通过使用超薄硅材料(Ultrathin Silicon)和新型直接键合技术,设计出一种无信号漂移的弹性弯曲传感器。这种传感器不仅具有高灵敏度和长寿命...

通过气凝胶骨水泥和远程加热实现骨种植体-水泥界面的微创愈合

通过气凝胶骨水泥和远程加热实现骨种植体-水泥界面的微创愈合

通过气凝胶骨水泥及远程加热实现骨植入物-骨水泥界面微创修复 背景介绍 在全球范围内,下肢骨折是最常见的骨折类型,尤其是在老年人和骨质疏松患者中发生率更高。在骨科手术中,骨水泥(bone cement)被广泛用于固定植入物,以治疗长骨骨折。然而,植入物与骨水泥之间的界面在循环载荷下容易松动,导致植入物稳定性下降,甚至可能引发植入物失效,需要进行痛苦的翻修手术。现有的骨水泥和修复方法仍然面临一个严重的挑战:修复手术通常需要开放式手术,这不仅增加了患者的痛苦,还延长了恢复时间。为了解决这一问题,研究人员提出了一种基于气凝胶骨水泥和远程加热的微创修复方法,旨在通过远程加热修复植入物与骨水泥界面的裂纹,从而提高植入物的使用寿命、稳定性和患者的舒适度。 论文来源 该研究由来自美国Vanderbilt U...

选择性激光熔化钽骨板的研究与临床应用

选择性激光熔化钽骨板的研究与临床应用 学术背景 在骨科植入物领域,钛(Ti)基合金和钽(Ta)因其高生物相容性而被广泛应用。钛基合金通常用于制造承重植入物,如骨板和股骨柄,而钽则因其高密度和优异的骨组织亲和性,常用于多孔形式或作为涂层材料。然而,传统的制造方法(如化学气相沉积,CVD)无法精确控制多孔结构的拓扑特征,限制了钽在骨科植入物中的应用。近年来,增材制造(AM)技术,特别是选择性激光熔化(SLM)技术,为制造复杂多孔结构的个性化植入物提供了新的可能性。本研究旨在通过SLM技术制造钽骨板,并评估其作为骨折内固定材料的性能。 论文来源 本论文由来自大连大学附属中山医院骨科的研究团队撰写,主要作者包括Dewei Zhao、Baoyi Liu、Feng Wang、Zhijie Ma和Junl...

通过三重周期最小表面双螺旋钛合金支架增强血管生成和骨整合

基于三重周期最小表面结构的双螺旋钛合金支架在骨修复中的应用研究 学术背景 骨缺损修复是骨科领域的一个重要挑战,尤其是在创伤、肿瘤、炎症等疾病导致的临界尺寸骨缺损(critical-size bone defects)情况下。目前,临床上常用的骨修复方法包括自体骨移植和异体骨移植。然而,自体骨移植存在供体部位损伤和供体骨量有限的问题,而异体骨移植则可能引发免疫排斥和疾病传播的风险。因此,骨组织工程(bone tissue engineering, BTE)成为了替代传统治疗方法的重要策略。钛合金因其优异的机械性能、生物相容性和耐腐蚀性,已被广泛应用于临床骨修复中。然而,钛合金的弹性模量高于天然骨,直接使用可能导致应力屏蔽效应(stress shielding effect),进而引发骨吸收和植...

镁和镓共载微球通过成骨和抗菌作用加速骨修复

镁和镓共载微球加速骨修复的研究 学术背景 骨缺损(bone defects)是临床中常见的难题,通常由感染、肿瘤切除或机械创伤引起。骨缺损不仅影响患者的生活质量,还可能导致功能丧失。尽管骨移植(bone grafting)是目前治疗骨缺损的主要方法,但其存在供体有限、感染风险高、免疫排斥等问题。此外,骨移植的高成本和多次手术需求也带来了社会经济负担。因此,开发一种既能促进骨再生又能防止感染的生物材料具有重要意义。 近年来,生物可降解微球(bioresorbable microspheres)作为药物递送载体受到了广泛关注。这些微球不仅可以填充不规则的骨缺损,还能为细胞提供适宜的微环境,促进骨再生。然而,现有的生物材料在促进骨生成(osteogenesis)和抗菌(antibiosis)方面的...

利用液态金属微滴的快速三维组装实现软电子通孔和互连

利用液态金属微滴的快速三维组装实现软电子通孔和互连

柔性电子中的液态金属微滴快速三维组装与电气连接研究 简介:研究背景与意义 随着柔性电子技术在软体机器人、可穿戴电子设备、柔性显示屏等领域的广泛应用,如何实现柔性和可拉伸电路的层间电气连接成为该领域的核心挑战之一。传统刚性电子设备中,通过化学或等离子蚀刻等成熟技术完成硅片上的微米至纳米级贯通孔(via)制备。然而,在柔性电子中,这种方法存在流体材料黏度、力学性能失配以及填孔过程低效复杂等问题。尤其是,由于柔性器件的机械动态特性,传统刚性导体制作的贯通孔易成为应力集中区域,从而导致器件的结构性缺陷乃至失效。 为解决这一系列挑战,本研究提出了一种基于液态金属微滴(Liquid Metal Microdroplets, LMMDs)层化沉积的快速制造方法,用以形成柔性电子应用中的三维电气互连。液态金...

Cr掺杂V2O3薄膜的压阻特性及其在MEMS传感器中的应用研究

关于Cr掺杂V₂O₃薄膜压阻效应的研究及其在MEMS传感器中的应用 学术背景 压阻式微机电系统(MEMS)传感器是一类利用材料的压阻效应将应力变化转化为电阻变化的设备,广泛应用于汽车、航空航天、生物医学和研究领域。目前,大多数压阻式传感器使用掺杂硅作为压阻材料,尽管其易于集成且成本低廉,但其压阻效应有限,纵向压阻系数(Gauge Factor, GF)通常低于120。为了提升传感器性能,研究人员一直在探索新的压阻材料。钒氧化物材料因其独特的压阻特性引起了广泛关注,尤其是Cr掺杂的V₂O₃薄膜,其在室温下通过应变控制表现出显著的电阻变化,显示出作为压阻材料的潜力。 论文来源 本论文由Michiel Gidts、Wei-Fan Hsu、Maria Recaman Payo、Shaswat Kus...

使用生成细胞自动机研究金的手性形态发生

使用生成细胞自动机研究金的手性形态发生 背景与研究目的 手性(chirality)在自然界中无处不在,并且可以通过特定的分子相互作用和多尺度耦合在系统间传递和放大。然而,手性形成的机制以及生长过程中的关键步骤尚未完全理解。在本研究中,我们通过训练基于实验结果的生成细胞自动机(cellular automata, CA)人工神经网络,识别从非手性到手性形态的金纳米粒子的两种可区分的途径。手性最初由沿对映异构高指数平面边界的不对称生长的性质所决定。基于深度学习的手性形态生成解释不仅提供了理论理解,还允许我们预测前所未有的交叉路径及其结果形态。 作者与机构 本文由Sang Won Im、Dongsu Zhang、Jeong Hyun Han、Ryeong Myeong Kim、Changwoon ...

空间特异性混合激励技术用于磁粒子成像高信噪比空间编码

空间特异性混合激励技术用于磁粒子成像高信噪比空间编码 背景介绍 磁性粒子成像(Magnetic Particle Imaging,MPI)作为一种新兴的无辐射示踪成像技术,通过可视化超顺磁性氧化铁纳米颗粒(Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles,SPIOs)的空间分布,实现高灵敏度的量化成像。与光学成像不同,MPI在成像深度上没有限制,可以直接量化 SPIOs 而不受组织背景信号的干扰。尽管如此,常规的MPI 空间编码方法依赖于固定梯度强度的梯度磁场,生成无场点(Field-Free Point,FFP)或无场线(Field-Free Line,FFL)进行空间扫描。然而,增加梯度强度虽然可以提高理论空间分辨率,却也会导致成像系统的信噪比(Sig...