2018年7月12日,清华年夜学质料学院尹斓课题组于《SMALL》期刊发表题为“一种用在植入式瞬态电子器件的可降解电池(A fully biodegradable battery for self-powered transient implant”的研究论文。这项事情不仅于可降解电池范畴提出了新的质料选择及制备方案,实现了高机能、彻底生物可降解的电池,同时经由过程电池测试、电化学阐发、体表里降解试验、功效电路模仿等试验设计,周全清楚地研究了今生物可降解电池于电学及生物医学方面的性子及运用潜力。 生物可降解器件重要指于心理或者情况水溶液中具备可控降解能力的一类电子器件,是一种最近几年来备受存眷的新兴技能产物,也可看作是“瞬态电子学”于生物情况范畴的一个分支。器件的运用场景包括作为姑且植入物履行传感及刺激功效,辅助伤口愈合、构造再生等主要的生物历程等;亦可作为具备生物降解性的电子体系,可以削减通例植入式器件潜于的危害及可能引起的慢性炎症,降低相干医疗成本。其他潜于运用还有包括于环保、信息安全等范畴的运用。 相较在无线传输和外接电源,具备自力供电能力及高能量密度的生物可降解电池是更合用在植入式器件的供能方案。经由过程不变的电能供应,器件可以于生物体内实现自供电的诊断及医治,使体内感到及刺激内连续更永劫间以满意临床尺度,并可于随后彻底被接收或者生物降解。综上,可降解电池于体内运用具备很是非凡的意义,但迄今为止进展十分有限。

图1 封面内页图
尹斓研究团队提出了一种全由可降解质料制备的电池,可以或许提供高不变的输出电压以和抱负的容量。该电池可以或许驱动典型的超低功耗电子装备。具备优良的生物相容性,于体内及体外都可彻底降解。电池可以作为植入式电源,共同其它装备实现构造再生、手术前或者手术后永劫间监测。电极质料的选择及电池的制备为植入式装备的能量供给提供了一个适合的选择,并为完备的瞬态电子体系设计提供了主要方案。

图2 高机能可降解电池供能和体内降解测试
尹斓研究团队持久从事可降解质料和电子的研究。除了此以外,近期还有报导过利用薄膜单晶硅质料作为可降解电子的防水封装质料,以极年夜延伸可降解器件于体内的事情寿命,并基在此制备了可降解的皮层脑电图传感器,为解决可降解电子的封装难题提供了主要思绪(ACS Nano, 2017, 11, 12562–12572, DOI: 10.1021/acsnano.7b06697)。
本文的通信作者为清华年夜学质料学院助理传授尹斓,第一作者为清华年夜学2017级博士生黄雪莹,其他主要互助者包括清华年夜学质料学院赵凌云、伍晖副三木SEO-传授,清华年夜学电子工程系盛兴、张沕琳助理传授,中国科学技能年夜学高份子系徐航勋传授。《SMALL》德国Wiley出书社旗下期刊,该期刊今朝影响因子为9.598,本文事情同时当选为当月期刊封面内页(Inside Front Cover)。
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201800994
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