美国设计可生物相容的瞬态导电膏 电子设备有望在水中长时间稳定工作

时间:2018-9-14 15:43:28  来源:料科技在线
  瞬态电子技术是一门新兴的领域,它要求材料和设备能够在一段时间内以最少或不可追踪的残余物降解。能够在没有有害废物流的情况下自然降解的电子产品、能够溶解在生物流体中的生物医学植入物和可生态吸收的天线不是科幻小说,而是科学事实。虽然这一概念只有几年的发展时间,但这一新兴技术已经引起了研究人员的广泛关注。

现在,让人们越来越感兴趣的一个领域是可以印刷足够厚度的导电材料,从而实现电路板的三维互连和附加特征。迄今为止,已有报道称,亲水聚合物复合材料可产生水溶性可印刷导体,然而,其主要缺点是浸入水中会迅速降解,并具有细胞毒性。最近,美国西北大学的一个交叉学科研究小组设计了一种生物相容的瞬态导电膏,并证明它能在长时间浸泡于水环境中时提供稳定的操作。

这种源自原位聚合的高导电性油墨可以产生聚酸酐,这是一种疏水性聚合物,含有钼( Mo )复合物的分散体。所得材料可用作水溶性互连、天线、电阻压力传感器和应变仪的可印刷导体。

这项研究的第一作者Seungae Lee解释说:“我们的生物/可生态吸收的导电墨水易于印刷,因此它们可以作为电互连、天线、应变仪和电阻压力传感器的可印刷导体。”

这种糊状制剂的主要优点是其电连续性。该小组研究了Mo微粒是其他瞬态金属( Fe,Zn,W )的更好选择,因为它们是导电的,耐成形厚氧化物并且经济实惠。在原位聚合过程中,聚合物与Mo微粒均匀共混,产生均匀分散体,Mo和聚合物之间的界面粘合增强。这种紧凑的导电网络还能防止水通过界面渗透。由于这些特性,37℃下电流在去离子水中浸泡超过9天,其寿命可以大大超过几小时内溶解的其他糊状制剂的。这表明嵌入这些墨水的电子设备可以长时间浸泡在水环境中的情况下稳定工作。

作为概念性的证明,研究小组通过图案化Mo /酸酐油墨的导电迹线并将其结合到可生物降解的电子器件中,证明了这些导电油墨的适用性。这种糊状物成功地集成到应变和压力传感器中,并作为线圈中的互连物应用。动物模型试验验证了糊剂及其降解产物的生物相容性,为生物医学设备的广泛潜力铺平了道路。

Lee说:“我们相信这项工作有望实现生物/可生态吸收设备的实际应用。”