植入式醫(yī)療電子器件的崛起為人體健康監(jiān)測(cè)和疾病診療提供了極具前瞻性的解決方案。盡管在各類傳感功能模塊方面已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，但迄今為止對(duì)于可植入能源器件的研究還非常有限？紤]到體內(nèi)使用環(huán)境的特殊性，開(kāi)發(fā)具有類組織柔軟度 (消除機(jī)械損傷)、持續(xù)供電能力以及良好生物相容性和生物可降解性(解決電池壽命有限、有效避免重復(fù)手術(shù)移除更換等問(wèn)題) 的電源系統(tǒng)是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。
近日，蘭州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院蘭偉教授領(lǐng)銜的柔性電子科研團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)集無(wú)線充電和能量存儲(chǔ)模塊 (鋅離子混合超級(jí)電容器) 為一體的柔性供能系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)充分發(fā)揮了超級(jí)電容器高功率密度和長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步利用電磁耦合無(wú)線充電技術(shù)彌補(bǔ)了低能量密度的應(yīng)用瓶頸。具體而言，通過(guò)構(gòu)建異質(zhì)結(jié)和利用凝膠電解質(zhì)的離子限域效應(yīng)，二者協(xié)同作用賦予鋅離子混合超級(jí)電容器優(yōu)異的儲(chǔ)能性能。相關(guān)的降解實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞毒性評(píng)價(jià)也表明電極材料和降解產(chǎn)物具有良好的生物相容性和生物可降解性。與無(wú)線充電模塊進(jìn)行一體化集成，構(gòu)筑了一種柔軟的集能量無(wú)線傳輸與存儲(chǔ)一體的電源系統(tǒng)。整流后的直流電壓不僅可用于給儲(chǔ)能單元充電，還可直接給外部設(shè)備供電；陔妶(chǎng)驅(qū)動(dòng)機(jī)制的藥物釋放應(yīng)用演示進(jìn)一步證實(shí)了其供能潛力，為解決植入式醫(yī)療電子設(shè)備面臨的能源供應(yīng)瓶頸提供了新的方案。
圖4. 電觸發(fā)藥物釋放演示實(shí)驗(yàn)
該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目 (61874166、62374077)、中央高；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi) (lzujbky-2021-sp50)、青海省應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目 (2022-ZJ-70)、甘肅省創(chuàng)新之星優(yōu)秀研究生項(xiàng)目 (2022CXZX-056) 等的大力支持。
原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh8083
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