Российские ученые представили новые ультратонкие аморфные микропровода для биомедицинских бесконтактных датчиков и встраиваемых в имплантаты сенсорных элементов. Эта работа поможет в изготовлении высокочувствительных диагностических приборов и «умных» имплантатов, которые смогут отследить зарождение деградационных процессов в организме, а также выявить причины отторжения или ослабления имплантатов. В отличие от аналогов, представленные микропровода тоньше и рентабельнее в производстве, подчеркнули в пресс-службе Национального исследовательского технологического университета «МИСИС».
Как объясняют ученые, ферромагнитные материалы обладают нелинейными свойствами, то есть при изменении магнитного поля не происходит пропорционального изменения намагниченности вещества. Это свойство важно для генерации высших гармоник — дополнительных частот в сигнале электрического напряжения, которые зависят от внешних воздействий.
«Когда ферромагнитные микропровода находятся в аморфном состоянии, их магнитные свойства сильно зависят от механических нагрузок-растяжений и сжатий. Например, если провод растянуть, то энергия, определяющая направление намагничивания, уменьшается. В результате, намагниченность жилы медленнее реагирует на внешние магнитные поля и сигнал электрического напряжения становится шире, теряя высокие частоты», — рассказал доцент кафедры технологии материалов электроники НИТУ МИСИС Николай Юданов.
В Университете МИСИС создали покрытые стеклянной оболочкой микропровода на основе железа, кобальта, кремния, бора и хрома, которые изменяют магнитные свойства при механическом воздействии. Диаметр — 30 микрометров, что тоньше человеческого волоса. Чтобы исследовать микропровода в качестве элементов бесконтактного сбора данных, разработана система плоских катушек, с помощью которой можно дистанционно перемагничивать провод и детектировать сигнал электрического напряжения.
«Мы показали потенциал аморфных микропроводов в качестве бесконтактных датчиков для обнаружения механических напряжений, что способствует развитию технологий дистанционного мониторинга, например, механических напряжений и температуры. Полученные результаты могут послужить основой для разрабатываемых „умных“ материалов или смарт-имплантатов», — отметила Лариса Панина, профессор кафедры технологии материалов электроники, научный консультант лаборатории «Интеллектуальные сенсорные системы» НИТУ МИСИС.
Исследование опубликовано в научном журнале
Physics of Metals and Metallography.
