生物可降解能源器件及其应用

发布时间：2021-08-19 21:22

　　植入式瞬态电子器件由可降解材料构建而成,这些电子器件能够在体内降解并吸收,无需二次手术取出,避免了长期植入产生的负面效应。作为一个新兴的研究领域,植入式瞬态电子器件在体内传感和治疗方面都有着巨大的潜能。然而,大多数植入式瞬态电子器件的正常工作都需要外部能源供给,这极大限制了它们在体内的应用。因此,一种具有生物相容性、可控降解和生物可吸收的新式生物可降解能源器件,成为了植入式瞬态电子器件的迫切需求。介绍了4种生物可降解能源器件（生物可降解原电池、光伏电池、超级电容器和摩擦纳米发电机）及其应用,并探讨了各自所面临的挑战和未来发展趋势。 

【文章来源】：科技导报. 2020,38(09)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

生物可降解能源器件

结合光伏电池的基本原理和瞬态电子学技术，Lu等研制出了生物可降解的单晶硅（Si）光伏微电池作为瞬态植入式电子医疗器件的电源（图3)[8]。电池由每行12个并行6行的掺杂硼和磷的硅太阳能电池单元阵列组成，阵列之间由金属钼（Mo）进行连接，整体器件用PLGA涂层进行封装。该微蜂窝结构的光伏电池可在很宽的范围内选择输出电流和电压，能够满足各种类型可植入设备的要求。构建整个体系元器件的降解速率各不相同，Mo电极首先在9 d内降解，Si和二氧化硅（SiO2）在几个星期后也可发生降解，未掺杂磷的区域比掺杂的区域降解更快，硼掺杂区域降解速度最慢。同时，研究人员采用单晶硅光伏电池材料对细胞进行体外培养，细胞生长基本不受影响，表明其对于细胞不具有毒性。在猪的皮脂4 mm下植入电池，光照下可产生2.7 V的电压，60μW电功率，装置可维持5 d的功能；将电池植入到大鼠皮下可维持3 d的功能，电池在4个月后几乎完全消失，期间大鼠生命状态良好，未引起炎症反应，同时进一步说明其降解后的副产物具有良好的生物相容性。生物可降解的硅光伏微电池为体内电源面临的难题提供了具有吸引力的解决方案，能够加速不同类型的临时植入医疗电子器件的开发。图3 生物可降解光伏电池

生物可降解光伏电池

【参考文献】：
期刊论文
[1]生命不止,能量不息——植入式摩擦纳米发电机的研究与应用[J]. 刘卓,王玲,李虎,邹洋,石波璟,欧阳涵,李舟.  科技导报. 2017(02)
[2]废电池的环境污染问题及管理对策分析[J]. 聂永丰,牛冬杰.  电源技术. 2000(06)



本文编号：3352167