Pågående forskningsprojekt

Mikrosystem har potential att möta FN:s mål i agena 2030 för att uppnå en bättre och hållbar framtid för alla. För detta fokuserar vi på tillämpningar inom biomedicin, miljöövervakning och system som minskar vår miljöpåverkan.

Vår forskning är mestadels inriktad mot mikrofluidik med tillämpningar inom miljöövervakning, medicinsk teknik och kroppsnära nätverk. Nedan presenteras några av våra forskningsprojekt inom området.

För mer information kontakta Prof. Klas Hjort.

Mjukare, tunnare och mer följsamma cocleaimplantat

Även om cochleaimplantat (CI) har gett hörsel och ett bättre liv för hundratusentals, kan de förbättras. Den komplexa fina strukturen hos hörselsnäckan och särskilt dess långa, slingrande och smala hörselgång scala tympani, med dess ömtåliga basilära membran och tunna mjukvävnad, kräver mer känsliga CI-elektroduppsättningar. Målet med projektet är att göra mjukare, tunnare och mer kompatibla CI-elektroduppsättningar med vår mikrofluidiska töjbara kretskortsteknologi, för att minska trauma och förbättra kvarvarande hörsel samtidigt som de ger en bättre elektrisk stimulering av cochleanerven.
Läs mer om projektet "Mjukare, tunnare och mer följsamma cocleaimplantat" (på engelska).

SINTEC – Mjuka, töjbara och följsamma smarta plåster

Vi samordnar detta europeiska Horizon 2020-projekt med åtta medlemmar, vilket kommer att ge mjuka, klibbiga och töjbara sensorplåster som kan användas flera gånger och under längre perioder. Med sin dynamiska följsamhet och vattenavvisande permeabla inkapsling tål den kraftiga åtgärder, svettningar och vatten; vilket gör den idealisk för ett aktivt liv. En banbrytande kommunikationsteknik i kroppen ger stor bandbredd och säker kommunikation vid låg effekt, vilket möjliggör flera samtidiga sensorvärden från många noder på kroppen. För att visa fördelarna med den nya teknologin kommer SINTEC att tillämpa den i klinisk miljö och vid utvärdering av idrottsprestationer.
Läs mer om projektet "SINTEC – Mjuka, töjbara och följsamma smarta plåster" på projektets egen webb (på engelska).

SOMIRO - Simmande mjuk millirobot

Vi samordnar detta europeiska Horizon 2020-projekt med nio partners, som kommer att utveckla och demonstrera världens första energiautonoma simmilirobot. Huvudsyftet är att visa att det är möjligt att göra en så liten robot energiautonom. Visionen är att underlätta precisionsjordbruket, minska jordbrukets miljöpåverkan i form av koldioxidavtryck, övergödning och överdriven användning av bekämpningsmedel och foder.
Läs mer om projektet "Simmande mjuk millirobot" på projektets egen webb (på engelska).

SSF-Touch - Hårdvara för energieffektiva kroppsnätverk

SSF-Touch mål är att tillhandahålla mjuka och bekväma kroppsburna robottyger för att skapa känslan av att kunna röra vid och bli berörd. Av all hårdvara som behövs för framtidens sinnenas internet kommer aktuatorer för kroppsberöring att vara en av de största utmaningarna då dessa kräver mycket energi. Vår målsättning är därför att få fram banbrytande noder och energiskördare med en storleksordning högre energieffektivitet än vad som är tillgängligt idag.
Läs mer om projektet "SSF-Touch -- Hårdvara för energieffektiva kroppsnätverk" (på engelska).

Icke-konventionella hybridelastomersystem för mjuka maskiner

Vi vill förbättra mjuka materials egenskaper och tillverka bättre små maskiner med dem. Mycket följsamma och töjbara gummimaterial kan ge unika funktioner i mjuka maskiner. En liten mjuk maskin, som är gjorda av mjuka material, kan interagera med människan och sin omgivning på ett följsamt sätt. Den kan anpassa sin form och på ett smart sätt känna av och aktivera det den är i kontakt med.
Läs mer om projektet "Icke-konventionella hybridelastomersystem för mjuka maskiner" (på engelska)

Miniatyriserade gassensorer för högupplöst koldioxidkartering

Projektet undersöker nya sätt att mäta CO₂ inom klimat- och miljövetenskap. Detta är viktigt för att spåra källan till växthusgasutsläpp i olika system, och projektet lägger extra vikt vid utsläpp från rinnande vatten. Bland annat undersöks teknik för att mäta kolisotoper eftersom analys av dem kan ge information om kolets källa, och om hur länge det funnits bundet i marken. Dagens metoder har svårt att uppnå den rumsliga och tidsmässiga upplösning som krävs för att kunna kartlägga utsläppen. Vårt mål är att  kraftigt kan förenkla analysen för att möjliggöra högupplösta mätningar.
Läs mer om forskningsprojektet "Miniatyriserade gassensorer för högupplöst koldioxidkartering" (på engelska).

Från att söka efter liv på Mars, till att rädda liv på jorden

I detta projekt använder rymdteknik för att övervaka för tidigt födda barns hälsa. Metoden kallas transkutan blodgasmätning och mäter mängden koldioxid och syre blodet, vilket ger viktig information om hjärta och lungors funktion. Mätningen sker genom att analysera de små mängder gas som diffunderar genom huden. Idag kräver detta att huden värms och att proben fästs med starka klister vilket kan orsaka skador på de extremt infektionskänsliga barnen. Vi har lyckats uppfinna ett sätt att genomföra mätningen utan varken värme eller klister.
Läs mer om projektet "Från att söka efter liv på Mars, till att rädda liv på jorden" (på engelska).

HPIM – högprecistionströghetsmikrofluidik vid höga tryck

Tröghetsfokusering är ett fenomen där initialt slumpmässigt fördelade partiklar fokuseras i väldefinierade positioner när de färdas genom ett mikrofluidsystem. Vi använder för första gången höga tryck (upp till 200 atmosfärers tryck) för att möjliggöra fokusering, separation och koncentration av sällsynta partiklar med högt utbyte. Exempel på sådana partiklar är cirkulerande tumörceller i blod som ger viktig information om cancer eller bakterier som orsakar blodförgiftning. Denna nya teknik uppnår utmärkt prestanda för fokusering och koncentration av partiklar, en extrem upplösning i när man separerar partiklarna, och systemen är stabila, förutsägbara och enkla att utforma.
Läs mer om projektet "HPIM – högprecistionströghetsmikrofluidik vid höga tryck" (på engelska)

Mikrofluidal flödes- och tryckkontroll vid höga tryck

Analytisk kemi arbetar ofta med höga tryck för medicinsk diagnostik och detektering av prover inom miljökemin. Idag görs sådana analyser på centrallaboratorier och personalen behöver ta prover, administrera dem och invänta resultat från centrallaboratoriet. Vi har för avsikt att bygga teknik som möjliggör bärbara analyssystem lämpliga för sjukvård på landsbygden och miljöövervakning. Detta kommer att underlätta beslutsfattandet, göra det möjligt att ta fler prover och att mindre administration behövs för prover till centrala laboratorier.
Läs mer om projektet "Mikrofluidal flödes- och tryckkontroll vid höga tryck " (på engelska)

Till och med i riktigt stora sammanhang, som vår planet, inklusive dess oceaner och det som döljs under jordskorpan, samt rymden, är mikrosystemtekniken till stor nytta. Oftast efterfrågas upplösningen och snabbheten hos mikrosensorer. Ibland gör man undersökningar genom trånga borrhål och eftersträvar litenhet i sig. Och ibland är det helt enkelt bara mycket billigare att använda mikroteknik, särskilt när man ska skjuta upp instrument eller farkoster i rymden.

Avdelningen är världsberömd för sin forskning och utveckling i detta fält genom sitt forskningscentrum, Ångström Space Technology Center (ÅSTC). Till exempel har magnetfältssensorer baserade på mikro- och nanoteknik utvecklats och skickats upp från den internationella rymdstationen ISS. Nu forskar centrat på en liten men hyperkänslig spektrometer för att detektera tex koldioxid på Mars och på keramiska mikrokomponenter för mätningar i aggressiva miljöer och för attitydkontroll av mikro- och nanosatelliter.

Kolisotoper och liv på Mars

Projektet undersöker möjligheten att skapa miniatyriserade instrument för planetär rymdforskning, närmare bestämt för att söka efter så kallade biosignaturer på andra planeter. Huvudfokus ligger på att studera sensorer som kan mäta hur isotoperna kol-12 och kol-13 fördelar sig i olika rymdmiljöer. På jorden vet man att levande organismer föredrar att använda den lättare isotopen kol-12, så isotopsammansättningen i rester av biologiska processer är därför förskjuten. Om sådana förskjutningar kan hittas även i rymden kan det vara ett tecken på nutida eller forntida liv.
Läs mer om projektet "Kolisotoper och liv på Mars (på engelska).

Fler presentationer av våra forskningsprojekt inom området kommer inom kort.

Avdelningen har sitt ursprung i materialvetenskap, med fokus på mekaniska egenskaper hos material och tillverkningstekniker för miniatyriserade system. Med utgångspunkt från detta har vi utvecklat kunskaper om mekaniska system, till skillnad från många andra grupper som arbetar med mikrosystemteknik och har sin bakgrund inom elektronik eller analytiska system.

• Material: Polymerer, Biomaterial, Keramer, Glas och Kisel
• Tillverkning: 3D-printning, Kretskortsteknologi, Replikeringstekniker, Mikrotillverkning och skivbondning samt Nano-MOS-tillverkning
• Mekanik: Mjuka och följsamma mikrosystem, Högtemperaturtåliga mikrosystem, Högtryckståliga mikrosystem samt Mekanik och fluidmekanik

3D-skrivna kromatografstrukturer

Projektet syftar till att utveckla fasta faser för kromatografi med hjälp av additiv tillverkningsteknik (AM). Olika typer av AM tekniker för att optimera struktur och egenskaper hos den fasta fasen utvärderas med avseende på funktion och potential i diverse tillämpningar. Val av material är också en central fråga. 
Läs mer om projektet "3D-skrivna kromatografstrukturer" (på engelska)

3D-skrivna superkondensatorer

Superkondensatorer tillhör toppkandidaterna för nästa språng inom energilagringsteknik, med teoretiska prestanda jämförbare med de just nu bästa batterierna som används t.ex. i elbilar. I detta projekt kommer vi att använda additiv tillverkning (AM) för att skapa en optimal nanostruktur av grafenbaserade elektroder och en speciell 3D-nanoprintningsprocess, elektroskrivning av grafenbläck, kommer att utvecklas. Nyckeln för att nå den tänkta prestandan är en kombination av kolloidal grafenkemi och kunskap om nanoprinting. 
Läs mer om projektet "3D-skrivna superkondensatorer" (på engelska)

En 3D-skrivare för nästa generations superkondensatorer

Projektet innefattar såväl utveckling av en ny typ av provbord med nanometerkontroll över cm-stora volymer som en ny typ av skrivhuvud. Provbordet baseras på en helt ny lagringsteknik som förbättrar rakhet och planhet en tiopotens jämfört med de bästa kommersiella borden. Skrivenheten är förberedd för elektriskt fältaktiverad skrivteknik. 
Läs mer om projektet "En 3D-skrivare för nästa generations superkondensatorer" 

Superkondensatorer för hållbar energilagring

Vårt projekt syftar till att utveckla processer för storskalig (nät)energilagring med hjälp av superkondensatorer (SC). Billig och miljövänlig energilagring är en nyckelkomponent för ett hållbart samhälle. Projektet kommer att resultera i en demonstration i laboratorieskala av sådana SC energilagringskomponenter med en prestandajämförelse i förhållande till Li-ion batterilagring. 
Läs mer om projektet "Superkondensatorer för hållbar energilagring" (på engelska)

3D-printade biosensorer

Projektet syftar till att utveckla biosensorer med hjälp av additiv tillverkningsteknik. Biosensorerna skräddarsys för viktiga tillämpningar inom livsvetenskaperna och optimeras för robusthet och hög detektionsnoggrannhet. 
Läs mer om projektet "3D-printade biosensorer" (på engelska)