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最小的B日本一道免费一二区ioSupercapacitor为生物医学应用提供能源

纳米技术 2021-09-30 23:58:15

通过Chemnitz技术大学,来自Chemnitz技术大学的研究小组,IFW Dresden和IPF德累斯顿目前的自然通信问题中的生物相容性能量存储装置 在图中:指尖的90个管状纳米生物蛋白电路仪(NBSC)的阵列使血液中传感器的自动发作操作能够

学分:研究组

博士

奥利弗g

施密特微电子传感器技术,微电子机器人或血管内植入物的小型化是植物快速唱歌

然而,它对研究进行了重大挑战

最大的是,最大的是微小但有效的能量存储设备的发展之一,可以越来越多地运行微型技术 - 越来越多例如,人体的较小区域

此外,如果要在主体中使用它们在所有情况下,这些能量存储装置必须是生物兼容的

现在有一个结合的原型这些基本属性

由由教授领导的国际研究团队实现的突破

博士

奥利弗G

施密特,纳米电子材料的材料系统教授在Chemnitz Technology大学,纳米膜材料,架构和集成中心的发起人S(主要)在Chemnitz技术大学和Leibniz Solid Solid StudatiTuts Reseve(IFW)德累斯顿德累斯顿德累斯顿(IFW)

莱兹尼兹聚合物研究所(IPF)也参与了该研究作为合作Partner

在目前的自然通信问题中,研究人员报告了迄今为止最小的微型电路管道,该血管已经用作(人工)血管,并且可以用作测量pH的微小传感器系统的能源

这个存储系统为下一代生物医学的血管内植入物和微生物系统开辟了可能在人体内部的难以达到的小空间中操作

,例如,实时检测血液pH可以有助于预测早期肿瘤生长

“看看新的,极其灵活和自适应微电子是如何进入生物系统的小型化世界的令人振奋,”研究组领导者

博士[ Oliver G

施密特非常高兴地对该研究成功进行了非常满意的成功

样品的制造和对生物植物的调查主要是在研究中心主要进行的Chemnitz技术大学

“我们的建筑Nano-Bio SuperCapacitors为最大的挑战之一提供了第一潜能解决方案,可以实现多功能微系统的自充足运行的最大挑战 - 微型集成能量存储设备之一,“Dr

vineeth Kumar,Repor(ProF)研究员博士说

Schmidt的团队和主要研究中心的研究助理

小于诸如亚麻尺寸的少数型“纳米超级电容器”中的AAA电池较小的储能装置的灰尘电压的散热电压。 (NBSC) - 对于甚至较小的微电子组件不仅是一个主要的技术挑战,然而

这是因为,通常,这些超级电容器不使用生物相容性材料,而是例如腐蚀性电解质并快速排出自己在德两种方面都使其不适合体内的生物医学应用

所谓的“Biosupercapacitors(Bscs)”提供溶液

它们具有两个优异的性质:它们是完全生物相容的,这意味着它们可以用于诸如血液的体液中,并且可以用于进一步的医学研究

此外,生物蛋白粉酰基可以通过生物电化学反应来补偿自放电行为

这样做,他们甚至受益于身体自己的反应

这是b等等,除了超级电容器的典型电荷储存反应外,氧化还原酶反应和天然存在于血液中的活细胞增加了装置的性能,通过40%

目前,最小的这种能量存储装置大于3 mm3

教授

奥利弗·施密特的团队现在成功地生产了3,000倍小的管状NBSC,其体积为0

001 mm 3(1纳米),占据灰尘少于灰尘的空间,但仍然可以提供高达1

6 V电源电压用于微电子传感器

该能量可用于血液中的传感器系统,例如

功率电平也大致相当于标准AAA电池的电压,尽管这些最小的实际电流流动鳞片当然显着降低

纳米生物蓄水器的柔性管状几何形状提供了有效的自我保护免受脉动血液或肌肉收缩引起的变形

,纳米生物血清电容器可以操作复杂的完全集成的传感器系统,用于测量血液中的pH值

由于折纸结构技术:灵活,坚固,在科学期刊“自然电子”(2020)的封面故事中,由教授领导的国际研究团队

博士

奥利弗G

施密特介绍了世界上最小的微电子机器人

学分:Chemnitz Technolog大学Y Origami结构技术涉及将NBSC组分在高机械张力下的晶片薄表面上放置所需的材料

当材料层以受控方式从表面脱离时,释放应变能量和将层流入紧凑的3D器件,具有高精度和产量(95%)

以这种方式生产的纳米生物储能器在称为电解质的三种溶液中测试:盐水,血浆和血液

在所有三种电解质中,能量储存足够成功,尽管血液中的不同效率

,纳米生物血清电容器表现出优异的寿命,即使在16小时后也保持最高70%的初始能力

质子交换分离R(PE)用于抑制快速的自放电

即使在现实条件下,性能稳定性,以保持在不同情况下的自然身体功能,血液的流动特性和血管中的压力都在恒定变化

血流脉动并根据容器直径和血压变化,血压

循环系统内的任何可植入系统必须承受这些生理条件,同时保持稳定的性能

团队因此研究了它们的显影性的性能 - 与风洞的所谓微流体通道相似,直径为120至150μm(0

12至0

15mm),以模仿血管在这些渠道中的不同尺寸

rchers模拟并测试了它们的能量存储装置在不同的流动和压力条件下的行为

他们发现纳米生物蛋白过电器可以在生理相关条件下稳定地提供它们的电力并稳定地

自含量传感器技术可以支持诊断 - 例如血液诊断液体(pH)的血液受到波动

pH的连续测量可以有助于早期检测肿瘤,例如

为此目的,研究人员开发了一种pH传感器,由纳米生物过滤器供应能量

先前在教授中建立的5μm薄膜晶体管(TFT)技术

Oliver Schmidt的研究团队可用于开发一个戒指振荡器具有出色的机械柔性,以低功耗(NW至μW)和高频(最多100MHz)

用于当前项目,该团队使用基于NBSC的环形振荡器

团队将PH敏感的BSC集成到环振荡器中,使得输出频率的变化根据电解质的pH

该pH敏感环振荡器也使用“瑞士人”形成管状3D几何形状。“瑞士人” - “折纸技术,创建完全集成的和超紧凑的能量存储系统和传感器

本微型传感器系统的中空内核作为血液血浆的通道

另外,三个与传感器串联连接的NBSC,可实现特别高效且自足的pH测量uTEMENT

这些性质开辟了广泛的可能应用,例如诊断和药物

来源:由phyica.com整理转载自PH,转载请保留出处和链接!

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