新微型超級電容器：電壓跟AAA電池旗鼓相當

2021-08-24 16:28:38來源：cnBeta 關鍵詞：超級電容器電容器閱讀量：24251

導讀：據(jù)悉，開發(fā)該類型設備相當棘手，但研究人員試圖制造出一種可以在人體中安全工作的設備從而為微型傳感器和植入物提供動力，這需要將有問題的材料和腐蝕性電解質替換為生物相容性的材料。

　　據(jù)外媒報道，近日，德國科學家通過將微型化電子技術跟折紙技術相結合研制出了他們所稱的目前最小的微型超級電容器。這款突破性的儲能設備比一?；覊m還小，但電壓跟AAA電池相似，這不僅對人體安全而且還能利用血液中的關鍵成分來增強其性能。

　　研發(fā)這種新設備的科學家們正在納米超級電容器(nBSC)領域進行研究，nBSC是一種被縮小到亞毫米級別的傳統(tǒng)電容器。開發(fā)該類型設備相當棘手，但研究人員試圖制造出一種可以在人體中安全工作的設備從而為微型傳感器和植入物提供動力，這需要將有問題的材料和腐蝕性電解質替換為生物相容性的材料。

　　據(jù)悉，這種設備被稱為生物超級電容器，雖然迄今為止開發(fā)的最小的設備體力大小超過3mm3，但科學家們在該電容器的小型化方面取得了巨大的進步。首先是一堆聚合物層，這些聚合物層中間夾著一層光敏的光阻材料--作為電流收集器、一層隔膜和電極，電極是由一種名為PEDOT:PSS的導電生物相容性聚合物制成。

　　這種聚合物層被放置在薄片表面上，通過高機械張力使得不同的層以高度可控的方式分離，另外還能折疊成折紙式的納米生物超級電容器--體積為0.001mm3，所占空間比一?；覊m還小。因此，這些管狀生物超級電容器比之前開發(fā)的小3000倍，但功率水平跟AAA電池的電壓大致相同。

　　這些微型設備隨后被放置在鹽水、血漿和血液中，在那里它們展示了成功儲存能量的能力。事實證明，這種生物超級電容器在血液中特別有效，在16小時的操作后，它能保留70%的容量。血液可能是該團隊生物超級電容器合適的家的另一個原因是，該設備能跟固有的氧化還原酶反應和溶液中的活細胞一起工作，并對自身的電荷存儲反應進行超級充電從而將其性能提高了40%。

　　該團隊還將設備置于微流體通道中--有點像空氣動力學的風洞測試--，使其承受可能在流動和壓力波動的血管中感受到的力。此外，他們還使用了三個連接在一起的設備并成功地為一個微小的pH傳感器供電，該傳感器可以放置在血管中測量pH值并檢測可能預示疾病的異常情況如腫瘤生長。

　　研究小組負責人Oliver G. Schmidt說道：“看到新的、極其靈活的、自適應的微電子技術是如何使其進入生物系統(tǒng)的微型化世界是一件非常令人鼓舞的事情。”

　　(原標題：新微型超級電容器：比一粒塵埃還小，電壓跟AAA電池旗鼓相當)

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