Adhesion Mechanics of Bio-Electronics Interface

生物电子界面的粘附力学

基本信息

  • 批准号:
    1301335
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.08万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-06-01 至 2016-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The research objective of this proposal is to measure and model the native interfacial adhesion between polymers or metal coated polymers and bio-tissues using a contact mechanics approach. Bio-integrated electronics are a class of ultra-thin, ultra-soft, stretchable electronics which can conformably integrate with the soft, curvilinear and kinetic surfaces of bio-tissues for sensing, treatment, and communication. Conformable and robust binding between bio-tissues and electronics components can be obtained directly by such intrinsic adhesive interactions without recourse to intermediate adhesives or conductive gels. The proposed research will initiate a contact mechanics approach pertinent to bio-tissues through a combination of experiments and analytical/numerical modeling. We propose to develop a custom tissue tack tester capable of displacement control, measurement of contact load, and in situ monitoring of the contact area. Experimental data will be used in conjunction with contact mechanics models to determine the work of adhesion and traction-separation relations as the continuum representation of the adhesive interactions between various biotic-abiotic contact pairs. The effects of rate-dependence, tissue roughness, and bio-fluids will be considered.Native adhesive interactions between electronic materials and bio-tissues as characterized by this research will be the key parameter in predicting interface reliability and in guiding the rational design of the mechanical structure of bio-integrated circuits. Outcomes from the proposed research will be assimilated into a new graduate level, school-wide, multidisciplinary course. Texas demographics are such that the undergraduate body at UT-Austin has a significant Hispanic representation (~17% in the Cockrell School of Engineering), who we have successfully encouraged to participate in our undergraduate outreach programs. The PI is a committee member of the UT Austin Women in Engineering Programs (WEP) and has dedicated herself as a mentor for underrepresented undergraduate and K-12 students.
该提案的研究目标是使用接触力学方法测量和建模聚合物或金属涂层聚合物和生物组织之间的天然界面粘附。生物集成电子产品是一类超薄,超柔软的可拉伸电子产品,可以与生物组织的柔软,曲线和动力学表面一致地集成,以进行感应,处理和通信。生物组织和电子组件之间的综合性结合可以通过这种内在的粘合性相互作用直接获得,而无需求助于中间粘合剂或导电凝胶。拟议的研究将通过实验和分析/数值建模的结合来启动与生物组织有关的接触力学方法。我们建议开发一个定制的组织钉测试仪,能够移位控制,接触负荷的测量以及接触区域的原位监测。实验数据将与接触力学模型结合使用,以确定粘附和牵引分离关系的工作,作为各种生物益生生物的接触对之间粘合性相互作用的连续表示。将考虑速率依赖性,组织粗糙度和生物流体的影响。电子材料与以本研究为特征的电子材料与生物组织之间的粘合性相互作用将是预测界面可靠性以及指导生物积聚电路机械结构的合理设计的关键参数。拟议研究的结果将被吸收到新的研究生水平,范围内的多学科课程中。得克萨斯州人口统计学的人是乌斯汀的本科生具有重要的西班牙裔代表(在科克雷尔工程学院(Cockrell Engineering of Engineering),我们已经成功地鼓励他参加我们的本科外展计划。 PI是UT奥斯汀工程计划(WEP)的委员会成员,并曾担任代表不足的本科生和K-12学生的导师。

项目成果

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