Ti₃C₂T_x和Mo₂TiC₂T_x基于MXene的生物相容超级电容器用于可植入的医疗器械

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 生物医学工程 生物医学工程
• 电化学 电化学 电化学

背景情况:

• 植入式医疗器械 (IMD) 传统上依赖于有毒的,寿命短的电池.
• 由于电池的限制,需要经常进行手术更换,这会带来风险和不适.
• 现有的生物相容超级电容器与生物相容电解质缺乏令人满意的性能.

研究的目的:

• 为IMDs开发和评估生物相容的基于MXene的超级电容器.
• 为了解决当前生物相容超级电容技术的性能差距.
• 为了证明医疗植入物的安全和可持续的电源.

主要方法:

• 合成单 (Ti₃C₂T_{x) 和双 (Mo2TiC2Tx) 过渡金属MXenes. 这两种过渡金属的合成方法是:}
• 评估MXene与人类皮肤纤维细胞的生物相容性.
• 在常规和生物相容的酸盐缓冲盐 (PBS) 电解质中使用循环电压测量,电荷放电和电化学阻抗光谱进行电化学性能评估.

主要成果:

• 两种合成的MXenes (Ti₃C₂T_{x和Mo2TiC2Tx) 都表现出极好的生物相容性.}
• Ti₃C₂T_x由于其更高的电化学活性表面积,比Mo₂TiC₂T_x表现出优越的性能.
• Ti3 C2 MXene 装置实现了 87.54 ± 2.88 mF cm-2 的特定电容,能量和功率密度分别为 2.97 μW h cm-2 和 500.00 μW cm-2 .

结论:

• 生物相容的MXene超级电容器是IMD中有毒电池的可行和有希望的替代品.
• 开发的Ti₃C₂T_{xMXene超级电容器可以充分为像起器和神经刺激器这样的设备提供动力.}
• 这项研究为更安全,更持久和自动供电的植入式医疗设备铺平了道路.