Проводниковые материалы реферат: Проводниковые материалы

Содержание

Проводниковые материалы

Содержание

Введение

Проводниковые материалы

Общие сведения
Медь
Латуни
Проводниковые бронзы
Алюминий

Полупроводники. Полупроводниковые приборы

2.1. Общие
сведения

2.2. Полупроводниковые
диоды

2.3. Тиристоры

Электроизоляционные материалы

3.1. Основные
определения и классификация диэлектриков

3.2. Характеристики
электроизоляционных материалов

Заключение

Список
литературы

1. Проводниковые материалы

1.1. Общие сведения

В качестве проводников электрического
тока могут быть использованы как
твердые тела, так и жидкости,
а при соответствующих условиях и газы.
К проводниковым материалам в электротехнике
относятся металлы, их сплавы, контактные
металлокерамические композиции и электротехнический
уголь. Важнейшими практически применяемыми
в электротехнике твердыми проводниковыми
материалами являются металлы и их сплавы,
характеризующиеся электронной проводимостью;
основной параметр для них – удельное
электрическое сопротивление в функции
температуры.

По роду применения проводниковые
материалы подразделяются на группы:

проводники с высокой
проводимостью – металлы для проводов
линий электропередачи и для изготовления
кабелей, обмоточных и монтажных проводов
для обмоток трансформаторов, электрических
машин, аппаратуры и пр.;

конструкционные материалы –
бронзы, латуни, алюминиевые сплавы и т.д.,
применяемые для изготовления различных
токоведущих частей;

сплавы высокого сопротивления –
предназначаемые для изготовления дополнительных
сопротивлений к измерительным приборам,
образцовых сопротивлений и магазинов
сопротивлений, реостатов и элементов
нагревательных приборов, а также сплавы
для термопар, компенсационных проводов
и т.п.;

контактные материалы –
применяемые для пар неразъемных, разрывных
и скользящих контактов;

материалы для пайки всех
видов проводниковых материалов.

Механизм прохождения тока в металлах
обусловлен движением (дрейфом) свободных
электронов под воздействием электрического
поля; поэтому металлы называют проводниками
с электронной электропроводностью или
проводниками первого рода.

Таблица 1.2. Основные характеристики
проводниковых материалов

2. Полупроводники. Полупроводниковые
приборы

2.1. Общие сведения

Полупроводниками называют вещества,
удельная проводимость которых имеет
промежуточное значение между удельными
проводимостями металлов и диэлектриков.
Полупроводники одновременно являются
плохими проводниками и плохими диэлектриками.
Граница между полупроводниками и диэлектриками
условна, так как диэлектрики при высоких
температурах могут вести себя как полупроводники,
а чистые полупроводники при низких температурах
ведут себя как диэлектрики. В металлах
концентрация электронов практически
не зависит от температуры, а в полупроводниках
носители заряда возникают лишь при повышении
температуры или при поглощении энергии
от другого источника.

Типичными полупроводниками являются
углерод (C), германий (Ge) и кремний (Si). Германий
– это хрупкий серовато-белый элемент,
открытый в 1886 году. Источником порошкообразной
двуокиси германия, из которой получают
твердый чистый германий, являются золы
некоторых сортов угля.

Кремний был открыт в 1823 году. Он широко
распространен в земной коре в
виде кремнезема (двуокиси кремния), силикатов
и алюмосиликатов. Двуокисью кремния
богаты песок, кварц, агат и кремень.
Из двуокиси кремния химическим путем
получают чистый кремний. Кремний
является наиболее широко используемым
полупроводниковым материалом.

Рассмотрим подробнее образование
электронов проводимости в полупроводниках
на примере кремния. Атом кремния
имеет порядковый номер Z=14 в периодической
системе Д. И. Менделеева. Поэтому в состав
его атома входят 14 электронов. Однако
только 4 из них находятся на незаполненной
внешней оболочке и являются слабо связанными.
Эти электроны называются валентными
и обуславливают четыре валентности кремния.
Атомы кремния способны объединять свои
валентные электроны с другими атомами
кремния с помощью так называемой ковалентной
связи (рис. 2.1). При ковалентной связи валентные
электроны совместно используются различными
атомами, что приводит к образованию кристалла.

При повышении температуры кристалла
тепловые колебания решетки приводят
к разрыву некоторых валентных связей.
В результате этого часть электронов,
ранее участвовавших в образовании валентных
связей, отщепляется и становится электронами
проводимости. При наличии электрического
поля они перемещаются против поля и образуют
электрический ток.

Рис. 2.1

Однако, при освобождении электрона
в кристаллической решетке образуется
незаполненная межатомная связь. Такие
«пустые» места с отсутствующими электронами
связи получили название «дырок». Возникновение
дырок в кристалле полупроводника создает
дополнительную возможность для переноса
заряда. Действительно, дырка может быть
заполнена электроном, перешедшим под
действием тепловых колебаний от соседнего
атома. В результате на этом месте будет
восстановлена нормальная связь, но зато
в другом месте появится дырка. В эту новую
дырку в свою очередь может перейти какой-либо
из других электронов связи и т. д. Последовательное
заполнение свободной связи электронами
эквивалентно движению дырки в направлении,
противоположном движению электронов.
Таким образом, если при наличии электрического
поля электроны перемещаются против поля,
то дырки будут двигаться в направлении
поля, т.е. так, как двигались бы положительные
заряды. Следовательно, в полупроводнике
имеются два типа носителей тока – электроны
и дырки, а общая проводимость полупроводника
является суммой электронной проводимости
(n-типа, от словаnegative) и дырочной проводимости
(p-типа, от слова positive).

Наряду с переходами электронов
из связанного состояния в свободное
существуют обратные переходы, при
которых электрон проводимости улавливается
на одно из вакантных мест электронов
связи. Этот процесс называют рекомбинацией
электрона и дырки. В состоянии равновесия
устанавливается такая концентрация электронов
(и равная ей концентрация дырок), при которой
число прямых и обратных переходов в единицу
времени одинаково.

Рассмотренный процесс проводимости
в чистых полупроводниках называется
собственной проводимостью. Собственная
проводимость быстро возрастает с повышением
температуры, и в этом существенное отличие
полупроводников от металлов, у которых
с повышением температуры проводимость
уменьшается. Все полупроводниковые материалы
имеют отрицательный температурный коэффициент
сопротивления.

Чистые полупроводники являются объектом,
главным образом, теоретического интереса.
Основные исследования полупроводников
связаны с влиянием добавления примесей
в чистые материалы. Без этих примесей
не было бы большинства полупроводниковых
приборов.

Чистые полупроводниковые материалы,
такие как германий и кремний,
содержат при комнатной температуре
небольшое количество электронно-дырочных
пар и поэтому могут проводить
очень маленький ток. Для увеличения
проводимости чистых материалов используется
легирование.

Легирование – это добавление примесей
в полупроводниковые материалы.
Используются два типа примесей. Примеси
первого типа – пятивалентные
– состоят их атомов с пятью
валентными электронами, например,
мышьяк и сурьма. Примеси второго типа
– трехвалентные – состоят из атомов
с тремя валентными электронами, например,
индий и галлий.

Рис.
2.2

Когда чистый полупроводниковый
материал легируется пятивалентным материалом,
таким как мышьяк (As), то некоторые атомы
полупроводника замещаются атомами мышьяка
(рис. 2.2). Атом мышьяка вводит четыре своих
валентных электрона в ковалентные связи
с соседними атомами. Его пятый электрон
слабо связан с ядром и легко может стать
свободным. Атом мышьяка называется донорским,
поскольку он отдает свой лишний электрон.
В легированном полупроводниковом материале
находится достаточное количество донорских
атомов, а следовательно и свободных электронов,
для поддержания тока.

При комнатной температуре
количество дополнительных свободных
электронов превышает количество электронно-дырочных
пар. Это означает, что в материале
больше электронов, чем дырок. Поэтому
электроны называют основными носителями.
Дырки называют неосновными носителями.
Поскольку основные носители имеют отрицательный
заряд, такой материал называется полупроводником n-типа.

Когда полупроводниковый
материал легирован трехвалентными
атомами, например атомами индия (In),
то эти атомы разместят свои три валентных
электрона среди трех соседних атомов
(рис. 2.3). Это создаст в ковалентной связи
дырку.

Наличие дополнительных дырок
позволит электронам легко дрейфовать
от одной ковалентной связи к
другой. Так как дырки легко
принимают электроны, атомы, которые
вносят в полупроводник дополнительные
дырки называются акцепторными.

Рис. 2.3

При обычных условиях количество дырок
в таком материале значительно
превышает количество электронов. Следовательно,
дырки являются основными носителями,
а электроны – неосновными. Поскольку
основные носители имеют положительный
заряд, материал называется полупроводникомp-типа.

Полупроводниковые материалы n- и p-типов
имеют значительно более высокую проводимость,
чем чистые полупроводники. Эта проводимость
может быть увеличена или уменьшена путем
изменения количества примесей. Чем сильнее
полупроводниковый материал легирован,
тем меньше его электрическое сопротивление.

Контакт двух полупроводников с различными
типами проводимости называется p-n переходом
и обладает очень важным свойством – его
сопротивление зависит от направления
тока. Отметим, что такой контакт нельзя
получить, прижимая друг к другу два полупроводника. p-n переход
создается в одной пластине полупроводника
путем образования в ней областей с различными
типами проводимости. Методы получения p-n переходов
описаны ниже.

Итак, в куске монокристаллического
полупроводника на границе между
двумя слоями с различного рода проводимостями
образуется p-n переход. На ней имеет место
значительный перепад концентраций носителей
зарядов. Концентрация электронов в n-области
во много раз больше их концентрации в p-области.
Вследствие этого электроны диффундируют
в область их низкой концентрации (в p-область).
Здесь они рекомбинируют с дырками и таким
путем создают пространственный отрицательный
заряд ионизированных атомов акцептора,
не скомпенсированный положительным зарядом
дырок.

Одновременно происходит диффузия
дырок в n-область. Здесь создается не
скомпенсированный зарядом электронов
пространственный положительный заряд
ионов донора. Таким образом, на границе
создается двойной слой пространственного
заряда (рис. 2.4), обедненный основными
носителями тока. В этом слое возникает
контактное электрическое поле Eк, препятствующее
дальнейшему переходу электронов и дырок
из одной области в другую.

Контактное поле поддерживает состояние
равновесия на определенном уровне. Но
и в этом случае под действием
тепла небольшая часть электронов
и дырок будет продолжать проходить
через потенциальный барьер, обусловленный
пространственными зарядами, создавая
ток диффузии. Однако одновременно с этим
под действием контактного поля неосновные
носители заряда p- и n-областей (электроны
и дырки) создают небольшой ток проводимости.
В состоянии равновесия эти токи взаимно
компенсируются.

Если к p-n переходу подключить внешний
источник тока, то напряжение указанной
на рис. 2.5 обратной полярности приведет
к появлению внешнего поля E, совпадающего
по направлению с контактным полем Eк. В
результате ширина двойного слоя увеличится,
и тока за счет основных носителей практически
не будет. В цепи возможен лишь незначительный
ток за счет неосновных носителей (обратный
ток Iобр).

Рис.
2.4

Рис. 2.5

Рис.
2.6

При
включении напряжения прямой полярности
направление внешнего поля противоположно
направлению контактного поля (рис. 2.6).
Ширина двойного слоя уменьшится, и в цепи
возникнет большой прямой ток Iпр. Таким
образом, p-n переход обладает ярко выраженной
односторонней проводимостью. Это выражает
его вольтамперная характеристика (рис.
2.7).

Рис.
2.7

Когда
к p-n переходу приложено прямое напряжение,
то ток быстро возрастает с ростом напряжения.
Когда же кp-n переходу приложено обратное
напряжение, ток очень мал, быстро достигает
насыщения и не изменяется до некоторого
предельного значения обратного напряженияUобр,
после чего резко возрастает. Это так называемое
напряжение пробоя, при котором наступает
пробой p-nперехода и он разрушается. Следует
отметить, что на рисунке 2.7 масштаб обратного
тока в тысячу раз меньше масштаба прямого
тока.

3. Электроизоляционные материалы

3.1. Основные определения
и классификация диэлектриков

Электроизоляционными материалами
или диэлектриками называются вещества,
с помощью которых осуществляется изоляция
элементов или частей электрооборудования,
находящихся под разными электрическими
потенциалами. По сравнению с проводниковыми
материалами диэлектрики обладают значительно
большим электрическим сопротивлением.
Характерным свойством диэлектриков является
возможность создания в них сильных электрических
полей и накопления электрической энергии.
Это свойство диэлектриков используется
в электрических конденсаторах и других
устройствах.

Согласно агрегатному состоянию
диэлектрики делятся на газообразные,
жидкие и твердые. Особенно большой является
группа твердых диэлектриков (высокополимеры,
пластмассы, керамика и др. ).

Согласно химическому
составу диэлектрики делятся
на органические и неорганические.
Основным элементом в молекулах всех органических
диэлектриков является углерод. В неорганических
диэлектриках углерода не содержится.
Наибольшей нагревостойкостью обладают
неорганические диэлектрики (слюда, керамика
и др.).

Неметаллические проводниковые материалы | Referat.ru

Федеральное агентство по образованию РФ ГУО ВПО “Марийский государственный университет” Электроэнергетический факультет “Кафедра электроснабжения и диагностики” Реферат На тему: “Неметаллические проводниковые материалы” Выполнил: Ржепкин А.Ю. Студент гр. ЭС-22 Проверил: зав. кафедрой электромеханики Попов И.И. Йошкар-Ола 2008 Оглавление: Введение…………………………………………………………….…………3 Неметаллические проводниковые материалы……………………………………4 1.1 Общие сведения…………………….………………………………………4 1.2 Электрощётки……………………………….……….…….……..…..……4 1.3 Угольные электроды термического назначения……………. ….….……5 1.4 Осветительные угли……………………………………………………….6 1.5 Угли для гальванических элементов……………………………………..6 1.6 Угольные аноды для ртутных выпрямителей……….….………………..6 1.7 Угольные регулировочные резисторы…….…………….…….…………7 1.8 Непроволочные резисторы…………………………..……………………7 1.9 Угольные контакты…………………………………..……………………7 1.10 Коллоидно-графитовые препараты…….…….………..…..……………7 1.11 Природный графит……………………………………….………………8 1.12 Сажи……………………………………….……….……….…………….8 1.13 Пиролитический углерод………….…….….……………………………8 Литература……………………………………………………………………….10 Введение Понятие неметаллические материалы включает большой ассортимент материалов таких, как пластические массы, композиционные материалы, резиновые материалы, клеи, лакокрасочные покрытия, древесина, а также силикатные стекла, керамика и др. Неметаллические материалы являются не только заменителями металлов, но и применяются как самостоятельные, иногда даже незаменимые материалы. Отдельные материалы обладают высокой механической прочностью, легкостью, термической и химической стойкостью, высокими электроизоляционными характеристиками, оптической прозрачностью и т. п. Особо следует отметить технологичность неметаллических материалов. Основой неметаллических материалов являются полимеры, главным образом синтетические. Применение неметаллических материалов обеспечивает

Финансовая математика (19 задач с решениями)

Юридические основы аудита

Эффект финансового рычага

Эффект производственного рычага

Эффект операционного рычага в финансовом менеджменте

Электропроводящие материалы: возможности и проблемы в тканевой инженерии

Обзор

. 4 сентября 2019 г .; 9 (9): 448.

doi: 10.3390/biom90

Азаде Сабери ¹ , Фарзане Джаббари ² , Паям Зарринтай ³ , Мохаммад Реза Саеб ⁴ , Масуд Мозафари ⁵

Принадлежности

¹ Департамент нанотехнологий и перспективных материалов, Центр исследований материалов и энергии (MERC), P.O. Box: 31787-316 Тегеран, Иран. [email protected].
² Департамент нанотехнологий и перспективных материалов, Центр исследований материалов и энергии (MERC), P.O. Box: 31787-316 Тегеран, Иран. [email protected].
³ Кафедра полимерной инженерии, инженерный факультет, Университет Урмия, P.O. Box: 5756151818-165 Урмия, Иран. [email protected].
⁴ Департамент смол и добавок, Институт цветоведения и технологии, P.O. Box: 16765-654 Тегеран, Иран. [email protected].
⁵ Кафедра тканевой инженерии и регенеративной медицины, Факультет передовых технологий в медицине, Иранский университет медицинских наук (IUMS), почтовый ящик: 14665-354 Тегеран, Иран. [email protected].

PMID:

31487913
PMCID:

PMC6770812
DOI:

10. 3390/биом90

Бесплатная статья ЧВК

Обзор

Azadeh Saberi et al.

Биомолекулы.

2019 .

Бесплатная статья ЧВК

. 4 сентября 2019 г .; 9 (9): 448.

doi: 10.3390/biom90

Авторы

Азаде Сабери ¹ , Фарзане Джаббари ² , Паям Зарринтай ³ , Мохаммад Реза Саеб ⁴ , Масуд Мозафари ⁵

Принадлежности

¹ Департамент нанотехнологий и перспективных материалов, Центр исследований материалов и энергии (MERC), P. O. Box: 31787-316 Тегеран, Иран. [email protected].
² Департамент нанотехнологий и перспективных материалов, Центр исследований материалов и энергии (MERC), P.O. Box: 31787-316 Тегеран, Иран. [email protected].
³ Кафедра полимерной инженерии, инженерный факультет, Университет Урмия, P.O. Box: 5756151818-165 Урмия, Иран. [email protected].
⁴ Департамент смол и добавок, Институт цветоведения и технологии, P.O. Box: 16765-654 Тегеран, Иран. [email protected].
⁵ Кафедра тканевой инженерии и регенеративной медицины, Факультет передовых технологий в медицине, Иранский университет медицинских наук (IUMS), почтовый ящик: 14665-354 Тегеран, Иран. [email protected].

PMID:

31487913
PMCID:

PMC6770812
DOI:

10.3390/биом90

Абстрактный

Тканевая инженерия стремится регенерировать ткани и органы посредством соответствующих клеточных и молекулярных взаимодействий на биологических границах. С этой целью были разработаны и практикуются биоимитирующие каркасы для регенерации и восстановления дисфункциональных тканей путем изменения клеточной активности. Клеточная активность и внутриклеточная передача сигналов — это характеристики, данные ткани в результате функции разработанных электропроводящих материалов. В некоторых случаях токопроводящие материалы обладают антибактериальными свойствами; кроме того, такие материалы могут быть использованы для высвобождения лекарств по требованию. Различные типы материалов, от полимеров до керамики и металлов, использовались в качестве частей проводящих каркасов тканевой инженерии, имеющих диапазон проводимости от полупроводникового до проводящего. На клеточную и молекулярную активность также может влиять микроструктура; поэтому методы изготовления следует оценивать вместе с соответствующим выбором проводящих материалов. Этот обзор направлен на рассмотрение прогресса исследований в области использования электропроводящих материалов для модуляции клеточного ответа на поверхности раздела материал-ткань для приложений тканевой инженерии.

Ключевые слова:

биоматериалы; клеточный ответ; электропроводящие материалы; интерфейс; наноматериалы; регенеративная медицина; тканевая инженерия.

Заявление о конфликте интересов

gov/pub-one»> Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Свойства благоприятной платформы регулируются…

Рисунок 1

Свойства кондуктивной платформы регулируются с помощью различных тканей [14,43]. Сюжет в…

Рисунок 1

Свойства кондуктивной платформы

регулируются с помощью различных тканей [14,43]. График в левой части дает рекомендации по выбору биоматериалов для ткани-мишени с учетом их проводимости и механических свойств, а правый график дает исследователю краткий обзор взаимосвязи между микроструктурой, свойствами и эффективностью, когда он делает первый шаг. в выборе проводящих биоматериалов для использования в тканевой инженерии и регенеративной медицине.

Рисунок 2

Эффект электростимуляции…

Рисунок 2

Влияние электростимуляции на морфологию и пролиферацию клеток. Флуоресцентная микроскопия…

фигура 2

Влияние электростимуляции на морфологию и пролиферацию клеток. Флуоресцентная микроскопия клеток PC12 без стимуляции, при постоянной стимуляции 10 мкА и стимуляции 10 мкА, 20 Гц. Электрическая стимуляция усиливает пролиферацию клеток. Амплитудная стимуляция влияет на морфологию клеток [45], авторское право Elsevier, 2011.

Рисунок 3

Поведение PC12 на полипирроле (PPy)/поликапролактоне…

Рисунок 3

Поведение PC12 на платформе полипиррола (PPy)/поликапролактона (PCL) с различными добавками. Пролиферация клеток на…

Рисунок 3

Поведение PC12 на платформе полипиррола (PPy)/поликапролактона (PCL) с различными добавками. На пролиферацию клеток на проводящем полимере влияет тип легирующей примеси, которая резко влияет на пролиферацию, морфологию и поведение клеток. Различные леса ( A , B ) PCL, ( C , D ) PCL/PPY-NSA, ( E , F ) PCL/PPY-DBSA, ( G ) КЛ /PPY-DOSS, ( I ) PCL/PPY-PI, ( J ) PCL/PPY-лизин. Додецилбензолсульфоновая кислота (ДБСК) и нафталинсульфоновая кислота (НСК) в качестве допанта усиливали пролиферацию клеток по сравнению с другими [50], авторское право Elsevier, 2010.

Рисунок 4

Электрочувствительные стержневые катушки из тетраанилина-ПЭГ в водной среде…

Рисунок 4

Электрочувствительные стержневые катушки из тетраанилина-ПЭГ в водной среде, ( a ) химические структуры тетраанилина-ПЭГ…

Рисунок 4

Электрочувствительные стержневые катушки из тетраанилина-ПЭГ в водной среде, ( a ) химические структуры тетраанилина-ПЭГ в различных степенях окисления. ( b ) Переключение окислительно-восстановительного потенциала приводит к разрыву везикул. ( c ) Водородная связь TAPEG [83], авторское право Американского химического общества, 2011.

Рисунок 5

Культивирование клеток Шванна на проводящем…

Рисунок 5

Культивирование клеток Шванна на проводящем субстрате повлияло на морфологию и ориентацию клеток. Более того,…

Рисунок 5

Культивирование клеток Шванна на проводящем субстрате повлияло на морфологию и ориентацию клеток. Кроме того, микропаттерн наряду с проводимостью влияет на морфологию и выравнивание клеток. ( a ) плоская подложка, ( b ) подложка с бороздками 50 мкм, ( c ) подложка с бороздками 100 мкм, ( d ) плоская токопроводящая подложка, ( e ) токопроводящая подложка с бороздками 50 мкм, ( f ) токопроводящая подложка с канавками 100 мкм, ( g ) схема длины нейритов, ( h ) ориентация нейритов [145], авторское право Elsevier, 2018.

Рисунок 6

Механизм шванновских клеток (СК)…

Рисунок 6

Механизм миелинизации шванновских клеток (СК) на проводящей платформе. Проводящие пленки ингибируют CaSR…

Рисунок 6

Механизм миелинизации шванновских клеток (СК) на проводящей платформе. Проводящие пленки ингибируют путь CaSR и PLCβ, а затем снижают внутриклеточный уровень Ca2+ [25], авторское право Elsevier, 2016.

Рисунок 7

Переплетенная структура сердца…

Рисунок 7

Переплетенная структура сердца с выровненными слоями клеток и биомимическим каркасом с…

Рисунок 7

Переплетенная структура сердца с выровненными слоями клеток и биомимическим каркасом с аналогичной структурой. Несколько слоев нановолокна пряжи могут воспроизводить сердечные мышцы, что вызывает выравнивание и удлинение клеток [200], авторское право Американского химического общества, 2017.

Рисунок 8

Токопроводящие адгезивные гидрогелевые пластыри…

Рисунок 8

Синтез токопроводящих адгезивных гидрогелевых пластырей, прикрепляемых к месту инфаркта миокарда (ИМ). Пиррол был…

Рисунок 8

Синтез токопроводящих адгезивных гидрогелевых пластырей, прикрепленных к месту инфаркта миокарда (ИМ). Пиррол блокировали дофамином, одновременно полимеризуя с использованием Fe 9.0009 3+ окисление, которое действовало как клейкая и проводящая подложка [202], авторское право John Wiley and Sons, 2018.

Рисунок 9

( A ) Постоянный ток…

Рисунок 9

( A ) Постоянный ток снижает уровень кислорода и повышает pH,…

Рисунок 9

( A ) Постоянный ток снижает уровень кислорода и повышает pH, что вызывает увеличение пролиферации остеобластов ( B ) емкостная связь приводит к увеличению цистокальция через потенциалзависимые кальциевые каналы. ( C ) Стимуляция индуктивной связи приводит к прямому увеличению внутриклеточного кальция [235].

Рисунок 10

( a ) Композитный аналог…

Рисунок 10

( a ) Композит, аналогичный структуре скелетных мышц, содержит выровненные миофибриллы…

Рисунок 10

( a ) Композит, подобный структуре скелетных мышц, содержит выровненные миофибриллы, образованные в результате слияния миобластов вместе в многоядерные мышечные трубки, окруженные внеклеточной соединительной тканью. ( b ) Схема изготовления каркасов [259], авторское право Американского химического общества, 2015.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Цитируется

Минимально инвазивная биопечать для регенерации печени in situ .

Yang Y, Yu Z, Lu X, Dai J, Zhou C, Yan J, Wang L, Wang Z, Zang J.

Ян Ю и др.
Биоакт Матер. 2023 29 марта; 26: 465-477. doi: 10.1016/j.bioactmat.2023.03.011. Электронная коллекция 2023 авг.
Биоакт Матер. 2023.

PMID: 37035761
Бесплатная статья ЧВК.
Влияние электрической стимуляции на регенерацию суставного хряща с акцентом на пьезоэлектрические биоматериалы для восстановления и инженерии тканей суставного хряща.

Чжоу З., Чжэн Дж., Мэн С., Ван Ф.

Чжоу Зи и др.
Int J Mol Sci. 2023 17 января; 24 (3): 1836. дои: 10.3390/ijms24031836.
Int J Mol Sci. 2023.

PMID: 36768157
Бесплатная статья ЧВК.

Обзор.
Электропроводящие углеродные (био)наноматериалы для инженерии тканей сердца.

Джалилинежад Н., Раби М., Бахейраи Н. , Гареманзаде Р., Салариан Р., Раби Н., Ахаван О., Зарринтай П., Хейна А., Саеб М.Р., Зарраби А., Шарифи Э., Юсефиасл С., Заре Э.Н.

Джалилинежад Н. и соавт.
Биоэнг Трансл Мед. 2022 21 июня; 8 (1): e10347. doi: 10.1002/btm2.10347. Электронная коллекция 2023 янв.
Биоэнг Трансл Мед. 2022.

PMID: 36684103
Бесплатная статья ЧВК.

Обзор.
Электростимулирующая терапия и композитные каркасы HA/TCP модулируют пути Wnt при регенерации кости при дефектах критического размера.

Helaehil JV, Helaehil LV, Alves LF, Huang B, Santamaria-Jr M, Bartolo P, Caetano GF.

Helaehil JV и др.
Биоинженерия (Базель). 2023 6 января; 10 (1): 75. doi: 10.3390/bioengineering10010075.
Биоинженерия (Базель). 2023.

PMID: 36671647
Бесплатная статья ЧВК.
Синтетические материалы в черепно-лицевой регенеративной медицине: всесторонний обзор.

Язданян М., Алам М., Аббаси К., Рахбар М., Фарджуд А., Тахмасеби Э., Тебьяниян Х., Ранджбар Р., Хесам Арефи А.

Язданян М. и соавт.
Фронт Биоэнг Биотехнолог. 2022 9 ноября; 10:987195. doi: 10.3389/fbioe.2022.987195. Электронная коллекция 2022.
Фронт Биоэнг Биотехнолог. 2022.

PMID: 36440445
Бесплатная статья ЧВК.

Обзор.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

Включение проводящих материалов в гидрогели для применения в тканевой инженерии

Обзор

. 2018 сен 28;10(10):1078.

doi: 10.3390/polym10101078.

Цзи Хун Мин ¹

2
, Мадхумита Патель ³ , Вон-Гун Ко ⁴

Принадлежности

¹ Факультет химической и биомолекулярной инженерии, Университет Йонсей, Сеул 03722, Корея. [email protected].
² Центр интеграции моделей активных полимеров (APCPI), Yonsei-ro 50, Сеул 03722, Корея. [email protected].
³ Факультет химической и биомолекулярной инженерии, Университет Йонсей, Сеул 03722, Корея. [email protected].
⁴ Факультет химической и биомолекулярной инженерии, Университет Йонсей, Сеул 03722, Корея. [email protected].

PMID:

30961003
PMCID:

PMC6404001
DOI:

10.3390/полим10101078

Бесплатная статья ЧВК

Обзор

Ji Hong Min et al.

Полимеры (Базель).

2018 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2018 сен 28;10(10):1078.

doi: 10.3390/polym10101078.

Авторы

Цзи Хун Мин ¹

2
, Мадхумита Патель ³ , Вон-Гун Ко ⁴

Принадлежности

¹ Факультет химической и биомолекулярной инженерии, Университет Йонсей, Сеул 03722, Корея. [email protected].
² Центр интеграции моделей активных полимеров (APCPI), Yonsei-ro 50, Seoul 03722, Korea. [email protected].
³ Факультет химической и биомолекулярной инженерии, Университет Йонсей, Сеул 03722, Корея. мадхурк[email protected].
⁴ Факультет химической и биомолекулярной инженерии, Университет Йонсей, Сеул 03722, Корея. [email protected].

PMID:

30961003
PMCID:

PMC6404001
DOI:

10.3390/полим10101078

Абстрактный

В области тканевой инженерии проводящие гидрогели были наиболее эффективными биоматериалами для имитации биологических и электрических свойств тканей в организме человека. Основные преимущества проводящих гидрогелей включают не только их физические свойства, но и их адекватные электрические свойства, которые эффективно передают электрические сигналы клеткам. Однако при введении проводящего материала в непроводящий гидрогель может возникнуть противоречивая зависимость между электрическими и механическими свойствами. В этом обзоре рассматриваются сильные и слабые стороны создания проводящих гидрогелей с использованием различных проводящих материалов, таких как наночастицы металлов, углерод и проводящие полимеры. Также добавлен метод изготовления смешивания, покрытия и полимеризации на месте. Кроме того, подробно обсуждаются применения проводящего гидрогеля в инженерии сердечной ткани, инженерии нервной ткани, инженерии костной ткани и регенерации кожи.

Ключевые слова:

биоматериалы; токопроводящий гидрогель; физические и электрические свойства; тканевая инженерия.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Наночастицы ведут себя по-разному в зависимости от…

Рисунок 1

Наночастицы ведут себя по-разному в зависимости от размера и формы материала. Это…

Рисунок 1

Наночастицы ведут себя по-разному в зависимости от размера и формы материала. На этом рисунке показана разница между рэлеевскими светорассеивающими свойствами наночастиц серебра (воспроизведено из [12] с разрешения, авторские права Wiley, 2005).

Рисунок 2

Термочувствительный проводящий гидрогель, сочетающий…

Рисунок 2

Термочувствительный проводящий гидрогель, созданный на основе объединения AuNP с хитозаном. Потенциал AuNP как…

фигура 2

Термочувствительный проводящий гидрогель, созданный на основе объединения AuNP с хитозаном. Был подтвержден потенциал AuNP в качестве материала проводящего гидрогеля (воспроизведено из [34] с разрешения, авторские права Elsevier, 2016).

Рисунок 3

Химические структуры различной электропроводности…

Рисунок 3

Химические структуры различных проводящих полимеров.

Рисунок 3

Химические структуры различных проводящих полимеров.

Рисунок 4

Гидрогели PPy/гиалуроновая кислота; ( а…

Рисунок 4

Гидрогели PPy/гиалуроновая кислота; ( a ) различные гидрогели PyHA-PPy и ( b )…

Рисунок 4

PPy/гидрогели гиалуроновой кислоты; ( a ) различные гидрогели PyHA-PPy и ( b ) СЭМ-изображения гидрогелей PyHA-PPy. Шкала баров составляет 50 мкм. (воспроизведено из [71] под лицензией открытого доступа).

Рисунок 5

( a ) На месте…

Рисунок 5

( a ) Синтез CSA-PANi in situ в растворе ПЭГДА и ( b…

Рисунок 5

( a ) Синтез CSA-PANi in situ в растворе PEGDA и ( b ) приготовление микропористых гидрогелей PANi/PEGDA (воспроизведено из [80] с разрешения, авторские права Wiley, 2012).

Рисунок 6

Изучение гидрогелей GelMA/PEDOT:PSS (…

Рисунок 6

Исследование гидрогелей GelMA/PEDOT:PSS ( a ) схемы синтеза гидрогеля GelMA/PEDOT:PSS и…

Рисунок 6

Исследование гидрогелей GelMA/PEDOT:PSS ( a ) схема синтеза гидрогеля GelMA/PEDOT:PSS и ( b ) репрезентативные изображения LIVE/DEAD и количественная оценка распространения клеток из клеток C1C12, инкапсулированных в различных количествах PEDOT:PSS (воспроизведено из [90] с разрешения, авторские права Американского химического общества, 2018 г. ).

Рисунок 7

УНТ подходят для прочности…

Рисунок 7

УНТ подходят для усиления прочности. ( a ) РЭМ изображение поверхности…

Рисунок 7

УНТ

подходят для усиления прочности. ( a ) СЭМ-изображение поверхности УНТ Al–2 мас.% и ПЭМ-изображение УНТ Al–2 мас.%, показывающее диспергированные УНТ (указаны стрелками) в матрице Al. ( b ) Влияние содержания УНТ и оценочных значений модуля на модуль вдавливания исследованных композитов (воспроизведено из [112] с разрешения, авторские права Elsevier, 2010).

Рисунок 8

Схематическое изображение синтезированного PPy-PT-Au…

Рисунок 8

Схематическое изображение синтезированного PPy-PT-Au с многофункциональным проводящим гидрогелем для обнаружения опухолей…

Рисунок 8

Схематическое изображение синтезированного PPy-PT-Au с многофункциональным проводящим гидрогелем для обнаружения онкомаркеров (воспроизведено из [120] с разрешения, авторские права Elsevier, 2018).

Рисунок 9

Гидрогели поливинилового спирта/ПЭГ/ГО, смешанные с…

Рисунок 9

Гидрогели поливиниловый спирт/ПЭГ/ГО, смешанные с ГО методом замораживания-оттаивания (воспроизведено из…

Рисунок 9

Гидрогели поливинилового спирта/ПЭГ/ГО, смешанные с ГО методом замораживания-оттаивания (воспроизведено из [138] по лицензии открытого доступа).

Рисунок 10

Fe ₃ O ₄ наночастицы…

Рисунок 10

Fe ₃ O ₄ наночастицы, синтезированные in situ. ( a ) Предлагаемое изготовление…

Рисунок 10

Fe ₃ O ₄ наночастицы, синтезированные in situ. ( a ) Предлагаемое изготовление гидрогелей гемицеллюлозы, реагирующих на магнитное поле, в основных средах. ( b ) Полученный гидрогель гемицеллюлозы (M-0) и магниточувствительный гидрогель гемицеллюлозы (M-15) (воспроизведено из [145] по лицензии с открытым доступом).

Рисунок 11

Проводящие гидрогели PEDOT-PEGDA с использованием PSS-PEDOT…

Рисунок 11

Проводящие гидрогели PEDOT-PEGDA с использованием PSS-PEDOT ( a ) схема синтеза токопроводящих гидрогелей…

Рисунок 11

Проводящие гидрогели PEDOT-PEGDA с использованием PSS-PEDOT ( a ) схемы синтеза проводящих гидрогелей и ( b ) морфологии поверхности гидрогеля PEG, PEG-PEDOT, PEG-PEDOT:PSS и PEG-PEDOT:PSS, обработанных H ₂ SO ₄ (воспроизведено из [148] с разрешения, авторские права Elsevier, 2016).

Рисунок 12

Электроосаждение электропроводящего гидрогеля AuNP с помощью…

Рисунок 12

Электроосаждение проводящего гидрогеля AuNP методом сшивания с использованием 1,3,5-бензолтрикарбоновой кислоты в качестве…

Рисунок 12

Было синтезировано

электроосажденных проводящего гидрогеля AuNP с использованием метода сшивки с использованием 1,3,5-бензолтрикарбоновой кислоты в качестве лиганда и Fe3+ в качестве иона металла. Иммуносенсор синтезированного проводящего гидрогеля имел широкий линейный диапазон обнаружения 1 пг·мл ^-1 до 200 нг·мл ^-1 и имели отличный иммунологический анализ (воспроизведено из [150] с разрешения, авторские права Elsevier, 2017).

Рисунок 13

( a ) Синтез и…

Рисунок 13

( a ) Синтез и характеристика гибридных гидрогелей GNR и GNR-GelMA и…

Рисунок 13

( a ) Синтез и характеристика гибридных гидрогелей GNR и GNR-GelMA и ( b ) выравнивания ядер и организации F-актинового цитоскелета кардиомиоцитов только в гидрогелях GelMA и GelMA-GNR (воспроизведено из [163] с разрешения, авторское право Elsevier, 2016).

Рисунок 14

( а ) Успешно синтезирован…

Рисунок 14

( a ) Успешно синтезирован проводящий гидрогель CNT-GelMA и ( b ) улучшен…

Рисунок 14

( a ) Успешно синтезирован проводящий гидрогель CNT-GelMA и ( b ) улучшена адгезия и выравнивание клеток сердца на CNT-GelMA. В этом исследовании УНТ улучшили межклеточное сцепление и адгезию клеток сердца (воспроизведено из [167] с разрешения, авторское право Американского химического общества, 2013).

Рисунок 14

( a ) Успешно синтезирован…

Рисунок 14

( a ) Успешно синтезирован проводящий гидрогель CNT-GelMA и ( b ) улучшен…

Рисунок 14

( a ) Успешно синтезирован проводящий гидрогель CNT-GelMA и ( b ) улучшили адгезию и выравнивание клеток сердца на CNT-GelMA. В этом исследовании УНТ улучшили межклеточное сцепление и адгезию клеток сердца (воспроизведено из [167] с разрешения, авторское право Американского химического общества, 2013).

Рисунок 15

Проводящий альгинат натрия, полипропилен и…

Рисунок 15

Проводящий альгинат натрия, полипропилен и гидрогели CMCS для помощи в регенерации периферических нервов…

Рисунок 15

Проводящий альгинат натрия, PPy и гидрогели CMCS для помощи в регенерации периферических нервов. ( a ) Успешно синтезирован гидрогель альгината натрия/CMCS/PPy; ( b ) Клетки PC12 на гидрогеле альгинат натрия/CMCS и альгинат натрия/CMCS/PPy. Клетки PC12 хорошо росли и прикреплялись к альгинату натрия/CMCS/PPy более эффективно по сравнению с контрольным образцом (воспроизведено из [169] по лицензии с открытым доступом).

Рисунок 15

Проводящий альгинат натрия, полипропилен и…

Рисунок 15

Электропроводящий альгинат натрия, PPy и гидрогели CMCS для помощи в регенерации периферических нервов.…

Рисунок 15

Проводящий альгинат натрия, PPy и гидрогели CMCS для помощи в регенерации периферических нервов. ( a ) Гидрогель альгината натрия/CMCS/PPy был успешно синтезирован; ( b ) Клетки PC12 на гидрогеле альгинат натрия/CMCS и альгинат натрия/CMCS/PPy. Клетки PC12 хорошо росли и прикреплялись к альгинату натрия/CMCS/PPy более эффективно по сравнению с контрольным образцом (воспроизведено из [169] по лицензии с открытым доступом).

Рисунок 16

( a ) Многослойный графен…

Рисунок 16

( a ) Эталон многослойного графенового гидрогеля для регенерации костей. ( б )…

Рисунок 16

( a ) Эталон многослойного графенового гидрогеля для регенерации костей. ( b ) Графеновый гидрогель улучшил физические свойства механической прочности и гибкости, а также показал улучшенную адгезию к остеобластам и костным тканям (воспроизведено из [186] с разрешения, авторские права Wiley, 2016).

Рисунок 16

( a ) Многослойный графен…

Рисунок 16

( a ) Эталон многослойного графенового гидрогеля для регенерации костей. ( б )…

Рисунок 16

( a ) Эталон многослойного графенового гидрогеля для регенерации костей. ( b ) Гидрогель графена улучшил физические свойства механической прочности и гибкости, а также показал улучшенную адгезию к остеобластам и костным тканям (воспроизведено из [186] с разрешения, авторское право Wiley, 2016).

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Цитируется

Изготовление и желаемые свойства проводящих гидрогелевых повязок для заживления ран.

Не Л., Вэй К., Ли Дж., Дэн Ю., Хэ Х. , Гао Х., Ма Х., Лю С., Сунь Ю., Цзян Г., Окоро О.В., Шаванди А., Цзин С.

Ни Л и др.
RSC Adv. 2023 14 марта; 13 (13): 8502-8522. doi: 10.1039/d2ra07195a. Электронная коллекция 2023 14 марта.
RSC Adv. 2023.

PMID: 36926300
Бесплатная статья ЧВК.

Обзор.
Электроактивные и растяжимые гидрогели сополимеров 3,4-этилендиокситиофена/тиофена.

Chen PW, Ji DH, Zhang YS, Lee C, Yeh MY.

Чен П.В. и соавт.
АСУ Омега. 2023 13 февраля; 8 (7): 6753-6761. doi: 10.1021/acsomega.2c07368. Электронная коллекция 2023 21 февраля.
АСУ Омега. 2023.

PMID: 36844572
Бесплатная статья ЧВК.
Электропроводящие углеродные (био)наноматериалы для инженерии тканей сердца.

Джалилинежад Н. , Раби М., Бахейраи Н., Гареманзаде Р., Салариан Р., Раби Н., Ахаван О., Зарринтай П., Хейна А., Саеб М.Р., Зарраби А., Шарифи Э., Юсефиасл С., Заре Э.Н.

Джалилинежад Н. и соавт.
Биоэнг Трансл Мед. 2022 21 июня; 8 (1): e10347. doi: 10.1002/btm2.10347. Электронная коллекция 2023 янв.
Биоэнг Трансл Мед. 2022.

PMID: 36684103
Бесплатная статья ЧВК.

Обзор.
Электропроводящие гидрогели на основе наноматериалов для восстановления сердечной ткани.

Ли М., Ким М.С., Ли Д.Ю.

Ли М и др.
Int J Наномедицина. 2022 9 декабря; 17:6181-6200. doi: 10.2147/IJN.S386763. Электронная коллекция 2022.
Int J Наномедицина. 2022.

PMID: 36531116
Бесплатная статья ЧВК.

Обзор.
Желатин-метакрилоилгидрогели, содержащие вирус мозаики репы, для изготовления наноструктурных материалов для тканевой инженерии.

Гонсалес-Гамбоа И., Веласкес-Лам Э., Лобо-Сегерс М.Х., Фриас-Санчес А.И., Таварес-Негрете Х.А., Монрой-Боррего А., Менчака-Аррендондо Х.Л., Уильямс Л., Лунелло П., Понс Ф., Альварес М.М., Трухильо — де Сантьяго Г.

Гонсалес-Гамбоа I и др.
Фронт Биоэнг Биотехнолог. 2022, 2 сентября; 10:1. doi: 10.3389/fbioe.2022.1. Электронная коллекция 2022.
Фронт Биоэнг Биотехнолог. 2022.

PMID: 36118588
Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

Рекомендации

Атала А., Каспер Ф.К., Микос А.Г. Инженерные сложные ткани. науч. Перевод Мед. 2012;4:160rv112. doi: 10.1126/scitranslmed.3004890.

—

DOI

—

пабмед

Гахарвар А. К., Пеппас Н.А., Хадемхоссейни А. Нанокомпозитные гидрогели для биомедицинских применений. Биотехнолог. биоинж. 2014; 111:441–453. дои: 10.1002/бит.25160.

—

DOI

—

ЧВК

—

пабмед

Харрисон Б.С., Атала А. Применение углеродных нанотрубок для тканевой инженерии. Биоматериалы. 2007; 28: 344–353. doi: 10.1016/j.biomaterials.2006.07.044.

—

DOI

—

пабмед

Шевач М.

Проводниковые материалы реферат: Проводниковые материалы