科学家研发出尘埃大小的超级电容

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wanwan (42055)发表于 2021年08月26日 18时20分 星期四
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德国科学家研发出至今为止最小的微型超级电容器,体积甚至不及一粒尘埃。它不仅能安全应用于人体之内,还可提供与 7 号电池相当的电压输出。此前人类开发出的最小“生物超级电容器”体积为 3 立方毫米。这种新电池的结构始于聚合物层,这些聚合物层之间夹有作为集电器的光敏光刻胶材料,而光刻胶隔膜又与名为 PEDOT: PSS 的导电生物相容性聚合物共同构成电极。这样的叠层被旋转在能够承受高机械张力的超薄表面上,使得各层以高度受控的方式彼此分离,进而以类似白纸的方式折叠成体积仅为 0.001 立方毫米的纳米级生物超级电容器——不足一粒尘埃大小。这些管状生物超级电容器成功将体积缩小至原有最小电容器的三千分之一,而输出电压仍与 7 号电池保持一致(只是电流要低得多)。

在将这些微型设备放入盐水、血浆和血液中后,它们即展现出强大的能量储存能力。这种生物超级电容器在血液当中运作效率尤其高,在运行 16 小时之后电量仍可保持高达 70%。之所以在血液中表现尤佳,是因为这种生物超级电容器会与血液中固有的氧化还原酶反应、并同活细胞一同工作,由此增强自身的电荷存储反应,性能可因此提高 40%。该团队还将这款电容器安置在存在流量与压力波动的血管当中,检验它能否承受血管中的作用力震荡。整个过程在微流体通道内进行,类似于迷你型的空气动力学风洞测试。实验同样取得了成功。科学家还将三个电容器链接起来,成功为一个微型pH传感器供电,使其能够在血管当中持续测量pH值以检测肿瘤生长等潜在疾病引发的异常体征。