兰州大学成功研发柔性、可生物降解的超级电容器植入物

超级电容器是一种具有高能量密度和高功率密度的电子设备，被广泛应用于移动电子设备、电动汽车等领域。然而，传统的超级电容器常常由金属或半导体材料制成，存在着环境污染和资源浪费的问题。为了解决这一问题，兰州大学的研究团队成功研发出了柔性、可生物降解的TLC7135CDWR超级电容器植入物。

该超级电容器植入物采用了一种生物降解的高分子材料作为基底，通过纳米材料的修饰，使其具备了高电容和高电导率的特性。研究团队首先在生物降解基底上制备了纳米碳材料，然后通过一系列的化学修饰和热处理工艺，使纳米碳材料具备了优异的导电性能和电容性能。最后，将修饰后的纳米碳材料与生物降解基底进行复合，形成了柔性、可生物降解的超级电容器植入物。

科研团队为提升系统的持续供电能力，集成了无线充电模块与电能储存模块，构成一体式柔性生物可降解供能系统。该系统能够完全保形地粘附在生物组织三维表面上，不会造成生物组织的任何机械损伤。无线电力输送设备由镁线圈组成，当外部发射器线圈放置在植入物上方的皮肤上时，镁线圈会为设备充电。

线圈在皮肤下吸收的能量通过电路，然后进入由混合锌离子超级电容器（电离器）组成的储能模块。就其特性而言，电离器处于电容器和化学电源（如电池）之间的中间位置。虽然超级电容器每单位体积存储的能量比锂电池少，但它们具有高功率密度，因此可以始终如一地提供大量能量。

利用MTT比色法对器件所用材料进行了细胞毒性的评估，结果证实电化学氧化制备的MoOx微纳米片和Alg-Na电解质具有较高的生物相容性。器件封装后，在模拟体液环境（37 ℃，0.1 mM PBS溶液）中可以有效工作30天，任务完成后会完全降解。将器件植入到SD大鼠背部皮下六个月后，通过新陈代谢被完全吸收，期间未观察到嗜中性粒细胞和明显的炎症。

与传统的超级电容器相比，该超级电容器植入物具有以下优势：

1、柔性：由于采用了柔性的高分子材料作为基底，该超级电容器植入物具备了良好的柔性，可以适应各种复杂的植入环境，减少患者的疼痛和不适感。

2、可生物降解：研究团队采用的生物降解高分子材料可以在体内发生降解反应，最终分解为无毒无害的物质，不会对人体造成任何损害。

3、高性能：修饰后的纳米碳材料具有优异的导电性能和电容性能，可以提供较高的能量密度和功率密度，满足植入物在不同应用场景下的需求。

4、环保：由于采用了生物降解材料，该超级电容器植入物在使用过程中不会产生任何有害物质，对环境没有污染。

该研究成果的成功研发对于推动柔性电子器件和可生物降解材料的发展具有重要意义。这种柔性、可生物降解的超级电容器植入物有望应用于医学领域，如可植入式医疗器械、可溶解的药物输送系统等，为患者提供更加安全和有效的治疗方案。同时，该研究也为探索更加环保和可持续的电子器件材料提供了新的思路和方法。

植入物研发模块密度生物基底

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