我们介绍了一个定理,该定理限制在球形表面上的kirigami tessellations时,带有图案性缝隙形成了自由形式的四边形网格。我们表明,球形kirigami镶嵌具有一个或两个兼容状态,即,最多有两个沿部署路径的隔离菌株配置。该定理进一步揭示了从球形到平面kirigami tessellations的刚性到扁平的过渡,并且仅当狭缝形成平行四边形空隙以及消失的高斯曲率时,这也通过能量分析和模拟来证实。在应用方面,我们显示了基于定理的Bistable球形圆顶结构的设计。我们的研究为基于欧几里得和非欧几里得几何形状的可变形结构的合理设计提供了新的见解。
摘要:跌倒和随后的并发症是导致发病率和死亡率的主要因素,尤其是在老年人中。为了解决这个问题,我们旨在开发一种轻巧的动态装置,以增加鞋子和步行表面之间的摩擦,这些设备在各个表面,尤其是冰之间有效。受自然界中发现的爪子和鳞片的启发,我们开发了一系列的基里加米结构,这些结构可用于鞋类外极端,以在前脚中产生较高的摩擦力。我们通过数值模拟,体外表面相互作用和体内人力板测量评估了这些元面孔,以鉴定能够调节一系列表面摩擦的最佳基里加米设计。我们预计这些系统的潜在应用可以帮助减轻各种环境中跌倒的风险。
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摘要:结肠癌的异质性及其反应既提出了个性化医学的挑战和希望。挑战是开发以预测性和预后生物标志物为指导的有效的生物学个性化的治疗剂。目前,有几类候选生物标志物,包括基因组探针,抑制性RNA,免疫功能障碍的测定法,并且不容忘记,具体的组织病理学和组织化学特征。要开发有效的治疗学,候选生物标志物必须在可比的独立人群中获得资格和验证,这不小。这一过程及其随后在临床实践中的部署不仅涉及生物标志物与治疗的牢固关联,而且还要仔细注意代表性肿瘤部位选择的平淡无奇的方面,从而获得了完全充分的样本,该样本被保留并准备好优化高质量分析。将来,生物标志物分析结果的临床实用性将在人工智能技术的帮助下从相关的临床和基础科学数据中受益。通过应用个性化的,精选的生物标志物,对结肠癌的全面解释,个性化,更有效,更毒性的疗法将得到实现,从而实现了个性化医学的承诺。
物联网(IoT)的可穿戴电子设备促使人们兴趣优化可拉伸基板,电极和传感材料。具体来说,可穿戴气体传感器对于对危险化学物质的实时监测很有价值。对于可穿戴气体传感器,需要在机械变形下进行稳定的操作。在这里,我们介绍了用二氧化钛(TIO 2)功能化的碳纳米管(CNT)装饰的菌株不敏感的基里加米结构的气体传感器,以NO 2传感。使用Kirigami形的底物用于确保我的稳定性在拉伸时。开发的设备在80%的应变下仅显示1.3%的基本电阻变化。此外,分析了各种应变水平的电热性能的影响,以帮助对该设备的性能的明确说明。与裸露的CNT传感器相比,CNT-TIO 2复合诱导的P-N杂音变化,将测量灵敏度提高了约250%。此外,由于在紫外线暴露下TIO 2的光催化作用增强,传感器的脱附速率更快10倍。值得注意的是,Kirigami结构的气体传感器即使在80%以下的应变以下也保持稳定且重复的传感操作,这足以用于各种可穿戴应用。
提出了以直接制造方法制备的激光诱导的多孔石墨烯(LIG),并还探索了其在可伸缩应变传感器中的应用以检测施加的应变。与在PI膜上通过激光涂鸦制备的胶片相比,在聚酰亚胺/聚二甲基硅氧烷(PI/PDMS)复合材料上表现出天然高的可伸缩性(超过30%)。带有LIG的PI/PDMS复合材料在PDM中显示出具有不同PI颗粒浓度的可调机械性能和电子性能。相对于拉伸应变,制备的LIG电阻的良好环状稳定性和几乎线性响应提供了其访问可穿戴电子产品的访问。为了提高PDMS/PI复合拉伸性,我们设计并优化了基里加米(Kirigami)启发的应变传感器,并在顶部表面上lig,从而大大增加了对应用应变的线性响应中的最大应变值从3%到79%。
摘要 - 振动感知可以帮助机器人识别其动态状态以探索周围环境。但是,软机器人的内在可拉伸性为整合振动传感器带来了挑战。这项研究引入了一种创新的可拉伸电子皮肤(E-SKIN),可促进软机器人中的振动本体感受。以大约0.1 mm的厚度结构,该超薄e-Skin是使用带有液态金属颗粒(LMP)的屏幕打印技术生产的,并结合了Kirigami设计以进行无缝集成。基于Triboelectric纳米生成器的感应机制的E-Skin作用,该机制将机械振动转导为没有外部电源的电信号。通过分析由软机器人的动态运动产生的振动信号,E-Skin显示了广泛的应用。从软机器人手指的滑动运动的振动信号中,可以以99%的精度区分17种不同的纹理。此外,对软机器人抓手的摇摆运动的振动信号的分析可以估算其抓地的容器内部晶粒的类型和重量,分别达到97.7%和95.3%的精确度。因此,这项工作提出了一种实现软机器人振动本体感受的新方法,从而扩大了动态本体感受在软机器人技术中的应用。
摘要:用3D网络结构将纳米材料进行半导体表现出各种引人入胜的特性,例如电导,高渗透率和较大的表面积,这对吸附,分离和感应应用是有益的。然而,对这些材料的研究基本上受到其结构设计和电导率可调节性的跨量表有限的限制。为了克服这一挑战,提出了具有3D网络结构的热解纤维素纳米纤维纸(CNP)半导体。它的纳米 - 微型 - 宏反式尺度结构设计是通过结合碘介导的形态的延伸热解的结合以及在空间控制的纳米纤维纤维分散和造纸技术的空间干燥的结合,例如微型,牛皮纸,折纸,野生型和kirigami。通过温度控制的CNP的进行性进行性热解,从绝缘(1012Ωcm)到准金属(10-2Ωcm),通过温度控制的进行性渐进式热解(10-2Ωcm)广泛而系统地调节了该半导体的电传导,这超出了其他先前报道的Nananomeartials与3D网络。热解的CNP半导体不仅为从水蒸气选择传感器到酶促生物燃料电池电极的应用提供了可量身定制的功能,而且还提供了宏观设备配置的可伸缩和可穿戴应用的可设计性。这项研究提供了一种在结构和功能上设计的半导体纳米材料和全纳米纤维素半导体技术的途径。关键字:纳米纤维素,半导体,跨尺度结构设计,可调电性能,纸电子,定制的3D网络结构C
这些特点对于减轻临床负担和让患者快速康复至关重要。[5] 为了应对这些挑战,重要的是将植入物小型化,使其可通过导管或注射器诱导。[6] 为了插入最终需要大于输送通道的物体,应在输送过程中将其转变为更小更薄的状态。[7] 输送通道相对于输送物体的尺寸越窄,在选择材料和设计时就必须做出越多的妥协。将软材料和功能材料与小型化技术相结合在应对这一挑战方面取得了重大进展。[8] 特别是,具有响应外部刺激而发生特征性时间瞬态形态变化的形状记忆材料在整个输送过程中实现了高度的变形和形状恢复功能。[9] 采用光刻技术制造了 2D、形状记忆和微孔网状电极,装入注射器并注射入大脑。 [10] 在通过注射器注射的输送阶段,网片被压缩成准一维形状,随后松弛并扩展以恢复其原始的二维形状。为了进一步增加植入物的维数,折纸 [6,11] 或受剪纸启发的 [12] 折叠元素已与增材制造技术相结合,以实现从二维平面到三维最终结构的形状变化。特别是,形状记忆聚合物的 3D 打印促进了患者定制支架的直接制造。 [13] 例如,具有剪纸结构的分叉支架在折叠状态下在血管内顺利移动,并通过外部刺激成功展开到最终位置。 [12] 然而,传统的折纸或剪纸装置只能达到简单的最终三维几何形状,这受到固有基底结构的限制。因此,需要提高形状可变形性,并在原始状态和变形状态之间达到更高的纵横比。这项技术改进将带来各种各样的应用,包括可变形电子设备和支架设备等生物医学设备。在本研究中,我们提出了一种 3D 打印的独立元素设计,灵感来自高度可变形的日本表演工具,称为南京玉足垂(也称为南京玉足垂;“南京”,南京的名字)