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據(jù)外媒報道，近日，德國科學(xué)家通過將微型化電子技術(shù)跟折紙技術(shù)相結(jié)合研制出了他們所稱的目前最小的微型超級電容器。這款突破性的儲能設(shè)備比一?；覊m還小，但電壓跟AAA電池相似，這不僅對人體安全而且還能利用血液中的關(guān)鍵成分來增強(qiáng)其性能。
研發(fā)這種新設(shè)備的科學(xué)家們正在納米超級電容器(nBSC)領(lǐng)域進(jìn)行研究，nBSC是一種被縮小到亞毫米級別的傳統(tǒng)電容器。開發(fā)該類型設(shè)備相當(dāng)棘手，但研究人員試圖制造出一種可以在人體中安全工作的設(shè)備從而為微型傳感器和植入物提供動力，這需要將有問題的材料和腐蝕性電解質(zhì)替換為生物相容性的材料。
據(jù)悉，這種設(shè)備被稱為生物超級電容器，雖然迄今為止開發(fā)的最小的設(shè)備體力大小超過3mm3，但科學(xué)家們在該電容器的小型化方面取得了巨大的進(jìn)步。首先是一堆聚合物層，這些聚合物層中間夾著一層光敏的光阻材料--作為電流收集器、一層隔膜和電極，電極是由一種名為PEDOT:PSS的導(dǎo)電生物相容性聚合物制成。
這種聚合物層被放置在薄片表面上，通過高機(jī)械張力使得不同的層以高度可控的方式分離，另外還能折疊成折紙式的納米生物超級電容器--體積為0.001mm3，所占空間比一?；覊m還小。因此，這些管狀生物超級電容器比之前開發(fā)的小3000倍，但功率水平跟AAA電池的電壓大致相同。
這些微型設(shè)備隨后被放置在鹽水、血漿和血液中，在那里它們展示了成功儲存能量的能力。事實(shí)證明，這種生物超級電容器在血液中特別有效，在16小時的操作后，它能保留70%的容量。血液可能是該團(tuán)隊(duì)生物超級電容器合適的家的另一個原因是，該設(shè)備能跟固有的氧化還原酶反應(yīng)和溶液中的活細(xì)胞一起工作，并對自身的電荷存儲反應(yīng)進(jìn)行超級充電從而將其性能提高了40%。
該團(tuán)隊(duì)還將設(shè)備置于微流體通道中--有點(diǎn)像空氣動力學(xué)的風(fēng)洞測試--，使其承受可能在流動和壓力波動的血管中感受到的力。此外，他們還使用了三個連接在一起的設(shè)備并成功地為一個微小的pH傳感器供電，該傳感器可以放置在血管中測量pH值并檢測可能預(yù)示疾病的異常情況如腫瘤生長。
研究小組負(fù)責(zé)人Oliver G. Schmidt說道：“看到新的、極其靈活的、自適應(yīng)的微電子技術(shù)是如何使其進(jìn)入生物系統(tǒng)的微型化世界是一件非常令人鼓舞的事情。”
(原標(biāo)題：新微型超級電容器：比一粒塵埃還小，電壓跟AAA電池旗鼓相當(dāng))
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