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2024年12月31日
第B12版:科技天地
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微型電池助生物降解

英國成功研發出一款微型柔性水凝膠鋰離子電池

微型電池助生物降解

在科技快速發展的今天,任何一種新的發明都有可能引發一場革命。英國科學家們日前成功研發出一款微型柔性水凝膠鋰離子電池,這一突破性的技術正在吸引全球的目光。該電池不僅具備光啟動、可充電特性,還能實現生物降解。研究團隊表示,這種微型電池有望在藥物釋放、心臟除顫和微型機器人等多個生物醫學領域大放異彩。

微型水凝膠鋰離子電池是指一種使用水凝膠材料構建的電池,這種電池不僅能夠收納電能,同時具備良好的生物相容性與可降解性。這意味着在使用後,電池不會對環境造成負擔,這在近年來強調可持續發展的背景下顯得尤為重要。

生物醫學領域所用微型智能設備的體積通常不足幾立方毫米,因此需要同樣小巧的電源來供電。這些設備還需與生物組織直接作用,這就要求其電源必須是由柔軟材料製成,以確保安全性。此類電池應該具備多種特性,如高容量、生物相容性、生物降解性和可啟動性等。同時,它們還應具備遠端控制能力,以適應複雜多變的環境。但目前沒有電池能集上述功能於一身。

為攻克這一難題,英國牛津大學化學和藥理學系科學家利用水凝膠液滴,採用表面活性劑支撐的組裝技術,在類似肥皂的分子協助下,將三個體積僅為十納升的微型液滴連接起來,研製出了這款微型柔性鋰離子電池。其中兩個液滴含有鋰離子顆粒,它們相互作用便能產生能量。常規電池材料對環境帶來很大壓力,而水凝膠的降解能力使其符合當前環保趨勢。微型柔性鋰離子電池不僅限於普通電池應用,該電池在醫療設備中的潛力無疑提升其市場價值。

科學家指出,微型柔性水凝膠鋰離子電池的面世,不僅是科技發展的又一里程碑,更為醫療行業開闢了新的市場領域。隨着研究的深入,這款電池或將推動醫學技術的進一步發展,並且促使環保材料的應用逐漸成為主流。這款液滴電池擁有卓越的能量密度,液滴電池是光觸發的,使用後凝膠液滴可被生物降解。這是迄今為止最小的水凝膠鋰離子電池,並具有極高的能量密度。這項研究的第一作者、洛桑聯邦理工學院的助理教授張瑜伽博士指出,我們可以用液滴電池驅動藥物分子釋放, 以及控制小鼠心臟的跳動和除顫。通過加入磁性粒子來控制運動,液滴電池還可以充當移動能量載體(微納機械人電源)。此外,通過與磁性粒子相結合,它還能作為移動的能量載體。

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