植入式瞬態(tài)電子器件由可降解材料構建而成,這些電子器件能夠在體內降解并吸收,無需二次手術取出,避免了長期植入產(chǎn)生的負面效應。作為一個新興的研究領域,植入式瞬態(tài)電子器件在體內傳感和治療方面都有著巨大的潛能。然而,大多數(shù)植入式瞬態(tài)電子器件的正常工作都需要外部能源供給,這極大限制了它們在體內的應用。因此,一種具有生物相容性、可控降解和生物可吸收的新式生物可降解能源器件,成為了植入式瞬態(tài)電子器件的迫切需求。介紹了4種生物可降解能源器件（生物可降解原電池、光伏電池、超級電容器和摩擦納米發(fā)電機）及其應用,并探討了各自所面臨的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展趨勢。 

【文章來源】：科技導報. 2020,38(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

生物可降解能源器件

結合光伏電池的基本原理和瞬態(tài)電子學技術，Lu等研制出了生物可降解的單晶硅（Si）光伏微電池作為瞬態(tài)植入式電子醫(yī)療器件的電源（圖3)[8]。電池由每行12個并行6行的摻雜硼和磷的硅太陽能電池單元陣列組成，陣列之間由金屬鉬（Mo）進行連接，整體器件用PLGA涂層進行封裝。該微蜂窩結構的光伏電池可在很寬的范圍內選擇輸出電流和電壓，能夠滿足各種類型可植入設備的要求。構建整個體系元器件的降解速率各不相同，Mo電極首先在9 d內降解，Si和二氧化硅（SiO2）在幾個星期后也可發(fā)生降解，未摻雜磷的區(qū)域比摻雜的區(qū)域降解更快，硼摻雜區(qū)域降解速度最慢。同時，研究人員采用單晶硅光伏電池材料對細胞進行體外培養(yǎng)，細胞生長基本不受影響，表明其對于細胞不具有毒性。在豬的皮脂4 mm下植入電池，光照下可產(chǎn)生2.7 V的電壓，60μW電功率，裝置可維持5 d的功能；將電池植入到大鼠皮下可維持3 d的功能，電池在4個月后幾乎完全消失，期間大鼠生命狀態(tài)良好，未引起炎癥反應，同時進一步說明其降解后的副產(chǎn)物具有良好的生物相容性。生物可降解的硅光伏微電池為體內電源面臨的難題提供了具有吸引力的解決方案，能夠加速不同類型的臨時植入醫(yī)療電子器件的開發(fā)。圖3 生物可降解光伏電池

生物可降解光伏電池

【參考文獻】：
期刊論文
[1]生命不止,能量不息——植入式摩擦納米發(fā)電機的研究與應用[J]. 劉卓,王玲,李虎,鄒洋,石波璟,歐陽涵,李舟.  科技導報. 2017(02)
[2]廢電池的環(huán)境污染問題及管理對策分析[J]. 聶永豐,牛冬杰.  電源技術. 2000(06)



本文編號：3352167