结构增强的丝纤维蛋白/MXene柔性生物复合材料薄膜用于坚固的水下自动电源电子系统
Amirthavarshini Muthuraman1, Archana Pandiyan1, Loganathan Veeramuthu1
1Institute of Organic and Polymeric Materials, Department of Molecular Science & Engineering, National Taipei University of Technology, Taipei 10608, Taiwan.
ACS applied bio materials
|December 12, 2025
概括
研究人员开发了一种强化丝纤维蛋白生物复合材料,用于可生物降解的压电纳米发电机 (PENG). 这种环保材料为自动供电的可穿戴和可植入电子产品提供了高性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物技术是生物技术.
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 可生物降解的压电纳米发电机 (PENG) 对可持续的自动供电生物电子技术至关重要.
- 丝纤维素 (SF) 是一种生物相容材料,但其压电输出有限.
- 开发高性能,环保的能源采集材料对于植入式和可穿戴技术至关重要.
研究的目的:
- 为了创建一个结构增强的丝纤维素 (SRSF) 生物复合材料薄膜.
- 为了提高SF的压电性能和耐用性,用于PENG应用.
- 评估新材料的生物降解性和环境稳定性.
主要方法:
- 将MXene多层纳入丝纤维蛋白矩阵.
- 使用酒精处理来诱导β-叶片结晶性和双极方向.
- 制造和测试基于SRSF的PENG设备,包括回收,生物降解和环境稳定性测试.
主要成果:
- 该SRSF-PENG装置实现了最大输出电压14.8V,电流0.88μA,功率密度为80.4μW cm-3.
- 再生设备在回收后保留了87.8%的原始性能.
- 观察到快速生物降解 (>4.2%-1周) 和在高湿度和水下条件下稳定的性能.
结论:
- 结构增强的丝纤维素 (SRSF) 生物复合材料薄膜提供了一个可持续和高效的材料平台.
- 开发的SRSF材料适用于下一代自动供电生物电子系统.
- 该材料表现出卓越的压电性能,可重复性,生物降解性和环境稳定性.
