80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

圖1. 水凝膠電極材料制備和全系水凝膠超級電容器組裝、應(yīng)用和多功能原理

  隨著生物電子學的快速發(fā)展，能夠與人體組織直接接觸的超級電容器成為可穿戴設(shè)備的關(guān)鍵組件。然而，傳統(tǒng)超級電容器的剛性電極難以適應(yīng)人體運動，且缺乏生物相容性和生物粘附性。近期，西南交通大學魯雄/謝超鳴團隊、浙江樹人學院姜麗麗團隊，開發(fā)了一種基于兩性離子水凝膠彈性體電極的全水凝膠超級電容器（AHSC），具有優(yōu)異的能量存儲性能、生物粘附性、與人體運動匹配的機械性能以及生物相容性。該AHSC不僅能像皮膚一樣柔軟貼合人體，還能高效儲能、穩(wěn)定供電。具體設(shè)計策略包括（圖1）：

  1.納米填料的制備：通過水熱法合成了鈷/鎳雙金屬有機框架（Co/Ni MOF），并利用聚多巴胺（PDA）將其錨定在還原氧化石墨烯（rGO）表面，形成Co/Ni MOF-PGO復合材料。PDA不僅防止了MOF的聚集，還通過其鄰苯二酚基團增強了材料的生物粘附性（圖1和圖2）。

  2.水凝膠電極的制備：將Co/Ni MOF-PGO納米填料嵌入由[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基-(3-丙基磺酸)銨（DMAPS）和羥乙基丙烯酸酯（HEA）共聚而成的兩性離子水凝膠中，制備了Co/Ni MOF-PGO-DMAPS-HEA水凝膠電極。該電極具有良好的導電性、生物粘附性和與人體運動匹配的機械性能（圖1）。

  3.全水凝膠超級電容器的組裝：將兩個Co/Ni MOF-PGO-DMAPS-HEA水凝膠電極與DMAPS-HEA/LiCl電解質(zhì)結(jié)合，組裝成AHSC。該超級電容器具有高能量存儲性能、生物粘附性和生物相容性，能夠適應(yīng)人體運動（圖4）。

  該工作打破了傳統(tǒng)超級電容做為生物電子器件時存在的硬傷：剛性電極，像“鋼板”一樣硬，無法適應(yīng)人體彎曲、拉伸的運動；生物相容性差，材料可能引發(fā)炎癥，長期植入存在風險。 并創(chuàng)新性的通過仿生設(shè)計和材料設(shè)計賦予AHSC能像皮膚一樣柔軟貼合人體，高效儲能、穩(wěn)定供電等功能，具體包括以下方面：

  1. 能量存儲性能：Co/Ni MOF的贗電容效應(yīng)、PDA的動態(tài)氧化還原反應(yīng)以及rGO的高導電性共同提升了水凝膠電極和AHSC的能量存儲性能。同時，AHSC在拉升和壓縮狀態(tài)的電化學性能也得到了進一步驗證（圖2和圖4）；

  2. 生物粘附性：水凝膠電極表現(xiàn)出優(yōu)異的生物粘附性，利用兩性離子水凝膠彈性體的內(nèi)聚力和納米填料的仿生貽貝粘附原理，能夠長期、適度的粘附在人體皮膚上（圖3）；

  3. 機械性能：該電極具有優(yōu)異的拉伸性和壓縮性，能夠適應(yīng)人體運動。AHSC也繼承了水凝膠電極的機械性能，能夠直接粘附于生物體組織表面，匹配組織運動并保持良好的電學性能（圖3和圖4）；

圖4. AHSC粘附于組織表面并提供電刺激作用

  該工作以“Polydopamine Mediated Nanofillers Reinforced Zwitterion Hydrogel Electrodes for Supercapacitors in Bioelectronics”為題發(fā)表在《Nano Letters》上。這些研究不僅為生物電子學中的能量存儲提供了新的解決方案，還展示了生物材料與能源材料結(jié)合的廣闊前景。

  原文鏈接https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c06324