纳米粒子稳定多孔复合结构用于超声驱动的三电能收获器在软植入式电子产品中
Young-Jun Kim1, Jeonguk Hwang1, Byung-Joon Park2,3
1Advanced Functional Polymers Research Center, Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT), Daejeon 34114, Republic of Korea.
ACS nano
|November 27, 2025
概括
这项研究介绍了一种基于多孔聚胺复合材料的 triboelectric nanogenerator (TENG),用于无线供电植入式医疗设备. 创新的设计增强了稳定性和生物相容性,提供了可持续的能源解决方案.
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
- 收集能源 收集能源
背景情况:
- 三电纳米发电机 (TENGs) 为植入式医疗设备 (IMDs) 提供无电池的无线电源.
- 超声驱动的TENG (US-TENG) 由于生物相容性和深层组织接入,具有前景.
- 现有的US-TENG面临声振不稳定性,填充剂聚合和复杂电极的挑战.
研究的目的:
- 开发基于多孔聚胺复合材料的TENG (PPC-TENG),以克服当前美国TENGs的局限性.
- 提高TENGs在生物医学应用中的稳定性,效率和整合性.
- 为无线供电的生物医学电子提供一个可扩展和结构适应的 triboelectric 平台.
主要方法:
- 使用皮克林乳液模板与水性聚胺酸盐和CaCu3Ti4O12 (CCTO) 纳米粒子制造 triboelectric 层.
- 创建一个多孔结构,集中机械变形,以增强振动和电荷生成.
- 激光诱导石墨烯 (LIG) 电极在多孔表面上直接模拟,以实现简化,无金属的双电极配置.
主要成果:
- 实现了CCTO纳米颗粒的均分散,高达10%的重量,没有聚合.
- 由于多孔结构,表现出均的振动和增强的电荷生成.
- 呈现出高电输出,稳定的电容和电池充电,并证实了体外/体内生物相容性.
结论:
- 开发的PPC-TENG有效地解决了以前的美国-TENGs的局限性.
- 材料和结构创新使IMDs的稳定,高效和生物相容的TENG成为可能.
- 这项工作为生物医学电子设备的可持续无线供电提供了一个可行的平台.
