《DARPA试图在太空开发大规模生物机械结构》

  • 来源专题:先进材料
  • 编译者: 李丹
  • 发布时间:2025-03-12
  • 转自全球技术地图

    据newscientist网3月5日消息,美国国防高级研究计划局(DARPA)正在研究创建“大型生物机械空间结构”(large bio-mechanical space structures),并就该计划征询公众意见。该计划旨在利用生物制造和自组装方式,结合生物工程的可调控特性与生物系统的机械设计原理,探索在微重力环境下构建大规模生物结构的可行性。该计划可用于太空电梯缆绳、轨道碎片清理、米级干涉仪、商业空间站的自组装新型翼板、按需生产修补材料等。

  • 原文来源:https://www.newscientist.com/article/2470489-us-military-wants-to-grow-giant-biological-structures-in-space/
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    • 近些年来,水凝胶光纤在生物传感器、光遗传学、光治疗领域受到了广泛的关注。相比于传统的高分子或玻璃光纤,具有皮芯结构的水凝胶光纤具有更为优异的组织相容性和光学性能,因而是植入式医用光纤的首选材料。 对于植入式光纤而言,最重要的性能包括光透过率、皮芯界面处的全反射效率以及机械性能(模量和强度)。因此,具有交联结构的无定形高分子水凝胶纤维十分适合用于制备光纤。尽管目前已经开发出静电纺丝、3D打印、挤出成型、微流道加工和模板法等多种方法生产水凝胶纤维,然而同时具有高光学性能、力学性能的皮芯结构光纤的大规模连续化生产仍然是一个挑战。实现上述要求的三大挑战是:1)在纺丝过程中同步实现水凝胶网络的生成;2)由于皮芯材料流变学特性的差异所带来的非平衡纺丝状态;3)如何选择合适的皮芯材料以实现界面处的全反射。 借鉴目前用于聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)的动态交联湿法纺丝工艺以及微流道纺丝工艺,东华大学朱美芳院士课题组进一步开发了可用于制备多种皮芯结构水凝胶光纤的集成式光引发动态湿法纺丝工艺。该工艺可为多种水凝胶皮芯纤维体系提供对纤维直径、机械性能、光学性能的精确控制。上述成果以“Integrated dynamic wet spinning of core-sheath hydrogel fibers for optical-to-brain/tissue communications”为题发表于《National Science Review》。 通过结合湿法纺丝和光自由基聚合,本文提供了一种具有泛用性和的大规模生产能力的皮芯结构水凝胶纤维加工方法。该方法不但适用于多种水凝胶材料,还能够提供对纤维内外径、透光度、折光指数、力学性能等多个参数的控制。通过上述方法制备的皮芯水凝胶光纤被成功用于深层组织的肿瘤光热治疗和光遗传学实验。因而该方法在光学治疗、传感、光遗传学等多个领域都具有广泛的应用前景。
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    • 编译者:李衍
    • 发布时间:2023-07-27
    • 据Newswise网6月22日报道,韩国机械材料研究所(KIMM)和成均馆大学的研究团队宣布确定了通过使用三种气体混合物的等离子体蚀刻和基于密度函数的蚀刻来控制大规模(4英寸)MoS2原子层的机制,使用基于等离子体的反应离子蚀刻机(RIE)设备开发出用于MoS2的大规模(4英寸)原子层蚀刻技术。 等离子体刻蚀工艺作为最有可能突破传统刻蚀工艺限制的技术,受到了研究人员的极大关注。然而,等离子体蚀刻的主要缺点之一是工艺之后杂质(氟,“F”)残留在半导体表面上,因此,需要额外的步骤来去除这些残留物。出于这个原因,制备满足原子级精度和超高纯度的MoS2层需要高度复杂的等离子体工艺设计。在最新的研究中,研究团队通过采用基于密度泛函理论(DFT)的计算筛选系统来解决这些问题。研究人员提出了最先进的计算筛选系统,该系统模拟了候选气体的表面反应,并结合了最佳气体混合物以获得超细工艺质量。这种方法的一个关键进步是,与传统的基于实验的制造相比,筛选系统大大减少了等离子体工艺的开发时间和成本。研究人员还特别研究了表面反应的原子机制,并确定了工艺气体对MoS的作用? 基板,使混合气体配方合理化(Ar+O? + CF?).* 该研究成果以题名“First-Principles Calculation Guided High-Purity Layer Control of 4 in. MoS? by Plasma RIE”发表在《Chemistry of Materials》上。