【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，大連化物所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室二維材料化學(xué)與能源應(yīng)用研究組(508組)吳忠?guī)浹芯繂T團隊和遼寧省腫瘤醫(yī)院張鑫豐教授團隊合作在環(huán)境友好和可植入式儲能器件開發(fā)方面取得新進展，研制出可自然降解且生物相容的可植入微型超級電容器。
微型超級電容器在未來可穿戴和可植入電子設(shè)備領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力，但用于微型超級電容器的傳統(tǒng)材料往往不可降解且具有生物毒性，無法實現(xiàn)器件在體內(nèi)的穩(wěn)定存留，并會產(chǎn)生大量的電子垃圾，難以滿足未來器件的無害化和可植入的使用需求。可降解材料在自然條件下可以被分解為無害的小分子，而且通常具有優(yōu)異的生物相容性，是制備可降解和可植入微型超級電容器的首選材料。
本工作中，研究人員將具有良好可降解性的淀粉和聚己內(nèi)酯(PCL)制備成為封裝材料和柔性基底，并采用羧甲基纖維素和膨潤土調(diào)節(jié)電極和電解質(zhì)漿料的流變性，在此基礎(chǔ)上結(jié)合團隊前期開發(fā)的3D打印策略(Energy Storage Mater.，2023；Adv. Mater.，2022；J. Energy. Chem.，2021)構(gòu)筑出可降解的可植入平面微型超級電容器。由于器件使用的所有高分子材料均具有可降解特性，該微型超級電容器在天然土壤中90天左右實現(xiàn)了順利降解。此外，高濃鹽電解質(zhì)的應(yīng)用賦予了該器件優(yōu)異的耐低溫性能，其在-20℃條件下仍可以正常工作。高生物相容性的PCL/淀粉膜的封裝使得該器件可以在生物體內(nèi)(SD大鼠)穩(wěn)定存在而不損害周圍組織。本工作為設(shè)計與創(chuàng)制環(huán)境友好且生物相容的可降解可植入微型儲能器件提供了新途徑。
該工作以“A Biodegradable High-Performance Microsupercapacitor for Environmentally Friendly and Biocompatible Energy Storage”為題，發(fā)表在《美國化學(xué)會 納米》(ACS Nano)上。該工作的第一作者是我所508組博士后吳魯和遼寧省腫瘤醫(yī)院博士后康悅。上述工作得到了國家自然科學(xué)基金、我所創(chuàng)新基金等項目的資助。(文/圖 吳魯、師曉宇)
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