Nanoenergy and Biosystem Lab
Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems, Chinese Academy of Sciences

纯天然全可吸收摩擦纳米发电机的工作被【科学网】【中国科学报】等多家媒体报道

  近日,在中科院外籍院士、中科院北京纳米能源与系统研究所首席科学家王中林,研究员李舟及北京航空航天大学教授樊瑜波的指导下,博士江文、李虎和刘卓等利用5种自然来源的可降解材料开发出不同类型的纯天然生物全可吸收摩擦纳米发电机(BN-TENGs)。相关成果发表于《先进材料》。此项研究被科学网、中国科学报等多家媒体转载报道。

日益增长的神经及心血管疾病对可植入医疗电子器件工作性能的要求越来越高。现有可植入医疗电子器件的电源主要依赖于商业可充电及不可充电电池,一旦其达到使用寿命,病人不得不接受二次手术将其从体内取出,这会对病人心理造成影响并带来极大经济负担。因此,急需开发一种新的电源给植入式电子器件供能。

植入式摩擦纳米发电机(iTENG)可用于收集不同形式的生物机械能,并将其有效转换成电能,此类生物机械能可源于心跳、呼吸、肢体运动及脉搏跳动等。此次,合作团队对5种天然材料(纤维素、甲壳素、丝素蛋白、米纸、蛋清)进行两两组合测试,对其摩电序进行了排列,为将来设计天然可降解BN-TENGs,以及其他能源收集器件的结构及材料选择提供了研究基础。

此次合作者开发的BN-TENGs具有良好的生物相容性、生物降解可调节性及生物可吸收性。它还具有高效的生物机械能转化效率,可实现体内外正常工作,将生物机械能有效转化为电能。通过采用不同的封装方法,该工作实现了BN-TENGs在体内及体外的可控降解。

研究人员将开发的BN-TENGs作为电压源用于功能失调的心肌细胞,成功调节了心肌细胞的跳动速率,为心律过缓、心律不齐等疾病提供了新疗法


新闻链接:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2018/7/336631.shtm

研究成果以“Fully Bioabsorbable Natural-Materials-Based Triboelectric Nanogenerators” 为题发表在最新一期的Advanced Materials 上(DOI: 10.1002/adma.201801895)。该项工作得到了科技部国家重点研发计划(2016YFA0202702, 2016YFA0202703)、国家自然科学基金(31571006, 81601629, 61501039)、北京市拔尖人才(2015000021223ZK21)、北京市自然科学基金(2182091和2162017)以及中组部“顶尖千人”及其创新团队的经费支持。




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图1. (a) 五种纯天然材料来源;(b)- (d) BN-TENG结构示意图及摩擦层表面结构图;(e)-(f) BN-TENG作为电源电刺激心肌细胞


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