FMSG: Bio: Interface-Directed Manufacturing of Piezoelectric Biocrystal Thin Films

FMSG:生物:压电生物晶体薄膜的界面导向制造

基本信息

  • 批准号:
    2328250
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2024-01-01 至 2025-12-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Environmental stewardship and sustainability are major considerations for future manufacturing. Renewable, biocompatible, degradable, and nature-derived biomaterials are beginning to show great promise in a wide range of energy- and electronics-related areas. Among many material candidates, amino acids, the most basic building blocks of life, have shown intriguing properties which could make them suitable for application in semiconductor devices, energy conversion, and sustainable electronics. To realize these promises, new methods are needed to enable continuous growth of amino acid films in a manufacturing-ready system. A recent breakthrough by the team suggests that high-quality amino acid biocrystal films may be continuously produced when guided by a special interface between a polymer and a water solution. Therefore, this Future Manufacturing Seed Grant (FMSG) project seeks fundamental understanding of the interactions of the mixed materials in order to understand what controls the polymer-water interfaces in a continuous polymer extrusion system, and how the mixture in turn controls amino acid crystal formation and its properties. Knowledge obtained from this project may be transformative to the manufacturing of biocrystal thin films from amino acids and their derivatives and allow creation of structures which are otherwise unachievable by existing manufacturing techniques. Discoveries and innovations from this project will catalyze a new interface-guided manufacturing technique for biocrystal thin films, enabling a novel material paradigm for eco-friendly and biocompatible electronics and energy devices.The objective of this project is to obtain fundamental knowledge that enables transition from a static interface-guided crystallization of amino acids to a dynamic and continuous precipitation process in a manufacturing-ready system. To achieve this objective, the team will develop a new apparatus for continuously producing polymer-water bi-phase films. Experimental and computational methods will be combined to understand and predict the dynamic conditions of the water-polymer system during continuous cooling. These conditions will be used to study the continuous crystallization kinetics of amino acid crystals and explain the role of the water-polymer interface as a key controlling factor. In addition, the piezoelectric properties of amino acid crystal films, which allow conversion of mechanical energy into electricity, will be quantified as a benchmark for film quality evaluation.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
环境管理和可持续性是未来制造业的主要考虑因素。可再生的、生物相容的、可降解的和自然衍生的生物材料开始在广泛的能源和电子相关领域显示出巨大的希望。在许多候选材料中,氨基酸,生命最基本的组成部分,已经显示出有趣的特性,可以使它们适用于半导体器件,能量转换和可持续电子产品。为了实现这些承诺,需要新的方法来使氨基酸膜在生产就绪的系统中连续生长。该团队最近的一项突破表明,在聚合物和水溶液之间的特殊界面的引导下,可以连续生产高质量的氨基酸生物晶体膜。因此,这个未来制造种子基金(FMSG)项目寻求对混合材料相互作用的基本理解,以了解是什么控制了连续聚合物挤出系统中的聚合物-水界面,以及混合物如何反过来控制氨基酸晶体的形成及其性质。从这个项目中获得的知识可能会对氨基酸及其衍生物的生物晶体薄膜的制造产生革命性的影响,并允许创造现有制造技术无法实现的结构。该项目的发现和创新将催化一种新的界面引导生物晶体薄膜制造技术,为生态友好和生物兼容的电子和能源设备提供一种新的材料范例。该项目的目标是获得基础知识,使从静态界面引导的氨基酸结晶过渡到生产就绪系统中的动态连续沉淀过程。为了实现这一目标,该团队将开发一种新的设备,用于连续生产聚合物-水双相薄膜。实验和计算方法相结合,了解和预测水-聚合物体系在连续冷却过程中的动态条件。这些条件将用于研究氨基酸晶体的连续结晶动力学,并解释水-聚合物界面作为关键控制因素的作用。此外,氨基酸晶体薄膜的压电特性(允许机械能转化为电能)将被量化为薄膜质量评价的基准。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

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)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Xudong Wang其他文献

Freestanding midinfrared negative-index metamaterials with sandwich configuration perforated with square arrays of holes
独立式中红外负折射率超材料,具有三明治结构,穿孔有方形孔阵列
  • DOI:
    10.1007/s00339-010-5958-8
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Xudong Wang;Y. Ye;Chao Zheng;W. Tang;T. Cui
  • 通讯作者:
    T. Cui
Excitation and magnetic field performance of a prototype REBCO sextupole magnet at 4.2 K
原型 REBCO 六极磁体在 4.2 K 下的励磁和磁场性能
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Xudong Wang;Kiyosumi Tsuchiya;Yasushi Arimoto;Akio Terashima;Ryuichi Ueki;Zhanguo Zong;Masanori Kawai;Mika Masuzawa;Norihito Ohuchi; Masafumi Tawada;Akihiro Kikuchi
  • 通讯作者:
    Akihiro Kikuchi
Chalcogenide MAX phases Zr2Se(B1-xSex) (x=0–0.97) and their conduction behaviors
硫属化物 MAX 相 Zr2Se(B1-xSex) (x=0−0.97) 及其传导行为
  • DOI:
    10.1016/j.actamat.2022.118183
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Ziqian Li;Erxiao Wu;Ke Chen;Xudong Wang;GuoXin Chen;Lijing Miao;Yiming Zhang;Yujie Song;Shiyu Du;Zhifang Chai;Qing Huang
  • 通讯作者:
    Qing Huang
Final-focus Superconducting Magnets for SuperKEKB
SuperKEKB 的最终焦点超导磁体
  • DOI:
    10.18429/jacow-ipac2018-tuzgbe2
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    N. Ohuchi;B. Parker;M. Tartaglia;Tae Hyun Kim;K. Aoki;Y. Ohnishi;Y. Arimoto;M. Kawai;H. Sugimoto;G. Velev;Z. Zong;R. Ueki;H. Koiso;H. Yamaoka;J. DiMarco;A. Marone;T. Kawamoto;Animesh Jain;Y. Ohsawa;Y. Kondo;M. Anerella;Xudong Wang;T. Oki;J. Escallier;K. Tsuchiya;A. Morita;J. Nogiec;T. J. Gardner;M. Masuzawa;S. Nakamura;P. Wanderer
  • 通讯作者:
    P. Wanderer
Inverse estimation of heat flux and temperature field for a nonlinear heat transfer system using step-renewed two-stage Kalman filter

Xudong Wang的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Xudong Wang', 18)}}的其他基金

I-Corps: Electrostimulation-based process that uses weak alternative electric fields to stimulate and activate hair follicles in the scalp
I-Corps:基于电刺激的过程,使用弱的替代电场来刺激和激活头皮中的毛囊
  • 批准号:
    2114428
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Defect-Rich Quasi Two Dimensional Metal Oxides with Strong Ferromagnetism
具有强铁磁性的富缺陷准二维金属氧化物
  • 批准号:
    2114931
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
I-Corps: A Green and Flexible Nanogenerator Film for Sensing and Energy-Harvesting Applications
I-Corps:用于传感和能量收集应用的绿色柔性纳米发电机薄膜
  • 批准号:
    1823839
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Nanometer-Scale Piezoelectric, Flexoelectric and Piezotronic Effects from 2D Piezoelectric Nanomaterials
二维压电纳米材料的纳米级压电、挠曲电和压电效应
  • 批准号:
    1709025
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Flexoelectric Effect in Ferroelectric Nanowires for High-Performance Nanogenerators
职业:用于高性能纳米发电机的铁电纳米线的挠曲电效应
  • 批准号:
    1148919
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Self-Controlled Surface-Selective Atomic Layer Deposition for Integrated Vertical Nanowire Field Effect Transistors
用于集成垂直纳米线场效应晶体管的自控表面选择性原子层沉积
  • 批准号:
    0926245
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Coupling between Piezoelectricity and Charge Transport Property in ZnO Nanowires
ZnO 纳米线压电与电荷传输特性之间的耦合
  • 批准号:
    0905914
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

骨胶原(Bio-Oss Collagen)联合龈下喷砂+骨皮质切开术治疗 根分叉病变的临床疗效研究
  • 批准号:
    2024JJ9542
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
智能双栅调控InSe Bio-FET可控构筑与原位细胞传感机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于通用型 M13-Bio 噬菌体信号放大的动态 光散射免疫传感检测平台的建立及机制研究
  • 批准号:
    Q24C200014
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
2D/2D BiO2-x/graphyne异质结光热活化过硫酸盐降解水体中抗生素的机理研究
  • 批准号:
    LY23E080003
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Z型异质结“(金属氧化物MOx@薄层碳TC)/BiO1-xCl”的可控构筑及其光催化性能的研究
  • 批准号:
    22005126
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
BIO促进脂肪来源干细胞修复急性心肌梗死的作用及机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
6-BIO 抗肝脏衰老的作用与作用机制研究
  • 批准号:
    19ZR1438800
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于MOFs热解构建薄层碳包覆的BiO1-xX基Z型异质结及其光催化水氧化苯制苯酚反应的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
可回收MFe2O4/二维 (BiO)2CO3 复合纳米矿物材料光降解再生水中顽固型有机物机理
  • 批准号:
    41877481
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Elucidating Bio-Nano Interface Atomic Structure and Peptide Directed Nanoparticle Formation
阐明生物纳米界面原子结构和肽引导纳米颗粒的形成
  • 批准号:
    2304833
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Exploring the bio-nano interface in plants to enhance crop growth
探索植物中的生物纳米界面以促进作物生长
  • 批准号:
    FT210100669
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    ARC Future Fellowships
20-BBSRC/NSF-BIO: The amphibian skin microbial-immune interface and its impact on infection outcome
20-BBSRC/NSF-BIO:两栖动物皮肤微生物免疫界面及其对感染结果的影响
  • 批准号:
    BB/W013517/1
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Research Grant
Collaborative Research: NSF-BIO/BBSRC: The amphibian skin microbial-immune interface and its impact on infection outcome
合作研究:NSF-BIO/BBSRC:两栖动物皮肤微生物免疫界面及其对感染结果的影响
  • 批准号:
    2131062
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: NSF-BIO/BBSRC: The amphibian skin microbial-immune interface and its impact on infection outcome
合作研究:NSF-BIO/BBSRC:两栖动物皮肤微生物免疫界面及其对感染结果的影响
  • 批准号:
    2131061
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: NSF-BIO/BBSRC: The amphibian skin microbial-immune interface and its impact on infection outcome
合作研究:NSF-BIO/BBSRC:两栖动物皮肤微生物免疫界面及其对感染结果的影响
  • 批准号:
    2131060
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Biomimetic Sensors, Catalysts, and Materials: Chemistry at the Bio/Abio Interface
仿生传感器、催化剂和材料:Bio/Abio 界面的化学
  • 批准号:
    2203414
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Engineering the bio-interface for the next generation of biomedical devices
设计下一代生物医学设备的生物界面
  • 批准号:
    RGPIN-2017-05254
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
In situ characterisation of the bio-nano interface of hybrid fluorescent semiconducting nanoparticles for in vitro
体外混合荧光半导体纳米颗粒生物纳米界面的原位表征
  • 批准号:
    2619705
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Studentship
SitS NSF- Field deployable sensing of the plant-soil interface: innovative bio-mimetic robots to understand dynamic soil processes and accelerate root and rhizosphere productivity
SitS NSF-植物-土壤界面的现场可部署传感:创新的仿生机器人,用于了解动态土壤过程并加速根部和根际生产力
  • 批准号:
    2034351
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了