Nanogenerator-Driven Self-Sustainable Power Source for Intracardiac Pacemakers
用于心内起搏器的纳米发电机驱动的自持续电源
基本信息
- 批准号:10534064
- 负责人:
- 金额:$ 7.42万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-06-01 至 2025-04-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-Dimensional3D PrintAcademyArchitectureAreaAtomic Force MicroscopyBiomechanicsDevelopmentDevicesDiamondDoctor of PhilosophyEducational process of instructingEducational workshopEngineeringFacultyFilmFuture TeacherGoalsHarvestLocationMeasurementMechanicsMentorsModulusMorphologic artifactsMorphologyNCI Scholars ProgramOutputPacemakersPhasePositioning AttributePostdoctoral FellowPower SourcesPropertyReadinessResearchResearch ActivityResolutionScanning Probe MicroscopySlideStressSurfaceTestingTrainingUnderrepresented MinorityUniversitiesbasecareerdesigndoctoral studentexperienceflexibilityimprovedmaterials sciencemechanical behaviormechanical energymechanical propertiesmembernovelparent grantpressureprogramsresponse
项目摘要
This underrepresented minority (URM) supplement project is proposed for the PhD support for Corey Carlos with
a research focus on atomic force microscopy (AFM) study of the mechanical and piezoelectric properties of
flexible piezoelectric microstructures, and further improve his professional readiness toward his next academic
career step. This research activity represents a logical extension of the fundamental goals outlined in the parent
grant (R01HL157077). Specifically, this project explores an alternative approach toward intracardiac mechanical
energy harvesting, aimed by the parent grant. While the parent grant focuses on using a sliding mode triboelectric
nanogenerator design, this supplemental project will examine a new type of electromechanical materials that
may serve as an alternative and promising material candidate for achieving intracardiac energy harvesting. The
goal of this supplement project is therefore to test a 3D-printed piezoelectric microlattice that can offer designed
mechanical flexibility and strong piezoelectric output under small pressure fluctuations. This study will provide
an additional set of novel material options for the design of intracardiac biomechanical energy harvesters. This
research goal will be achieved through two specific aims. In specific Aim 1, flexible piezoelectric films with
microlattices will be fabricated by 3D printing using a novel piezoelectric composite, which can yield desired
structural integrity and well-aligned piezoelectric phase. AFM will be used to characterize the localized
mechanical property, and establish a relationship between the microstructure and flexibility to reveal the strain
distribution when the microlattice is under pressure. In specific Aim 2, the local piezoelectric property from the
microlattice will be characterized by the AFM-based piezoelectric force microscopy (PFM) mode, and correlate
to the mechanical behaviors at different locations of the microlattice. Combining these characterization results,
we will achieve synergistic optimization of mechanical and piezoelectric properties satisfying the requirements
of flexible implantable nanogenerator devices. In the URM supplement project, Mr. Corey Carlos will perform the
basic 3D print fabrication and carry out all the proposed AFM-based characterization under the mentoring of PI
Wang. This supplement project offers an excellent opportunity for Corey to establish more experiences on soft
bio-related materials characterizations and development. It will also help Corey to extend his research portfolio
to the areas of biomedical materials and devices – an extremely promising direction that he wants to build his
academic career. In the supplement project, Corey will also participate multiple teaching and output programs,
including the First Year Faculty Teaching Academy (FYFTA), the WiscProf: Future Faculty in Engineering
Workshop, and the Graduate Engineering Research Scholars (GERS) program.
这个代表性不足的少数族裔 (URM) 补充项目旨在为科里·卡洛斯 (Corey Carlos) 提供博士支持
研究重点是原子力显微镜(AFM)的机械和压电特性研究
柔性压电微结构,并进一步提高他对下一个学术的专业准备
这项研究活动代表了父级中概述的基本目标的逻辑延伸。
具体而言,该项目探索了心内机械的替代方法。
能量收集,由家长资助的目标,而家长资助的重点是使用滑动模式摩擦电。
纳米发电机设计,这个补充项目将研究一种新型机电材料,
可以作为实现心内能量收集的替代且有前途的候选材料。
因此,该补充项目的目标是测试 3D 打印的压电微晶格,该微晶格可以提供设计的
这项研究将提供小压力波动下的机械灵活性和强大的压电输出。
用于设计心内生物力学能量采集器的另一套新颖材料选择。
研究目标将通过两个具体目标来实现,具体目标1:柔性压电薄膜。
微晶格将使用新型压电复合材料通过 3D 打印来制造,可以产生所需的
结构完整性和对齐良好的压电相将用于表征局部化。
机械性能,并建立微观结构和柔性之间的关系以揭示应变
在特定目标 2 中,微晶格受到压力时的局部压电特性。
微晶格将通过基于 AFM 的压电力显微镜 (PFM) 模式进行表征,并将
结合这些表征结果,得出微晶格不同位置的机械行为。
我们将实现满足要求的机械和压电性能的协同优化
在 URM 补充项目中,Corey Carlos 先生将执行柔性植入式纳米发电机设备的设计。
基本的 3D 打印制造,并在 PI 的指导下执行所有建议的基于 AFM 的表征
Wang. 这个补充项目为 Corey 提供了一个在软件方面积累更多经验的绝佳机会。
生物相关材料的表征和开发也将帮助科里扩展他的研究范围。
生物医学材料和设备领域——这是他想要建立的一个非常有前途的方向
在学术生涯的补充项目中,科里还将参与多个教学和输出项目,
包括第一年教师教学学院 (FYFTA)、WiscProf:未来工程学院
研讨会和研究生工程研究学者(GERS)计划。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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