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超级电容器植入物既轻又柔能降解

发布日期:2021-01-27 03:49   来源:未知   阅读:

  )兰州大学物理科学与技术学院教授兰伟课题组联合美国休斯敦大学教授余存江和兰州大学基础医学院教授王凯荣,研究了一种轻薄、柔性的全生物可降解超级电容器植入物。该器件具有较高的能量密度和功率密度,且全部由绿色、安全、生物相容性的材料构成,任务完成后可在生物体内完全降解并被吸收,经自然新陈代谢排出体外,无需二次手术移除,具有安全、健康、低成本等特点。该研究有望为下一代生物可降解植入式医疗电子器件或其他瞬态电子器件的供能问题提供能量解决方案。近日,该研究论文发表在《科学进展》上。

  植入式医疗电子器件有望实现健康的实时监测与精准诊疗,目前其能量供应主要依赖于植入式一次电池。这种电池会占据整个器件的大部分质量和体积,在电池耗尽或工作结束后需要通过手术去替换或移除。由于电池中包含有毒或有害物质,在植入前需要对其外部进行严格的刚性封装和生物相容性处理。

  超级电容器具有快速充放电、功率密度高和长寿命等特点,可为有源的植入式医疗电子器件进行供能,被认为是一种理想的储能装置。研究人员采用简单、绿色、可控的电化学氧化策略,在水溶性金属钼箔表面原位生长了一层富缺陷的非晶氧化钼微纳米片阵列作为电极,生物相容的海藻酸钠水凝胶作为电解质,组装成对称固态超级电容器植入物。研究人员表示,封装后的器件可在模拟体液环境中有效工作长达一个月,且实现了工作寿命的长短可控。器件的能量密度较高,在不同角度持续弯曲数百次之后,未发现明显的能量衰减,通过器件串并联可为各类商用电子产品进行供能。

  研究人员将该器件植入大鼠皮下后能正常工作,任务完成之后的半年内,该器件通过一系列水解反应和新陈代谢被自然吸收,未对生物体产生任何不良反应。

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