设备,RFB电解池很容易访问,可实现电解质缩放,维护和潜在的新氧化还原夫妻的交换(图1 A)。尽管具有优势,但对于许多新兴的网格应用来说,当前的RFB迭代被认为太昂贵了,[1,4,5]激励研究改进的电解质形式,[6,7]分离技术,[8-10]运营策略,[11],[11]和材料设计。[12]特别是,增加的功率密度可以实现更紧凑的有效反应堆,可以满足运行需求,从而降低电化学堆栈尺寸和成本。在反应堆内,多孔碳电极支持几个重要功能,包括导电和热量,从而进行氧化还原反应发生的表面积,通过反应器分布电解质并调节操作压力下降。[13]因此,室内和微结构特性会影响电化学和流体动力学的表现,最终影响系统效率和成本。[14]从历史上看,常规的RFB电极已成为纤维垫,源自聚丙烯硝基烯(PAN)前体,并组装成连贯的结构,包括纸,布或毡。[15]由于其渗透性(K≈10-10-10至10-12 m 2),(电)化学稳定性和电子电导率,此类格式对于对流驱动的电化学技术有效。每个独特的纤维排列都会产生具有特质的构造
I. 引言利用颅内阵列(如皮层电图 (ECoG) [1])对大脑活动进行侵入式记录,已在脑机接口 (BCI) 设计中显示出良好的前景,可用于语音解码和合成等多种应用 [2],[3],[4],[5],[6],[7]。由于 ECoG 仅从皮层表面采集灰质样本,因此很少有人研究白质记录对 BCI 解码的潜在贡献,而白质约占人类大脑体积的 50%。此外,据报道,白质记录的信息与灰质的信息不同 [8]。立体定向脑电图 (sEEG) [9] 在临床应用中的日益普及,为检查更广泛大脑区域和更深层结构(包括灰质和白质)的神经活动提供了机会。最近一些研究探讨了白质 sEEG 记录在 BCI 设计中的作用。研究表明,加入来自灰质和白质的 sEEG 通道有助于区分各种上肢运动和静止,或区分不同的运动类型 [10]。其他研究表明,灰质和白质中的 sEEG 通道有助于 BCI 的语音活动检测和语音生成模型 [7]、[11]、[12]。虽然这些研究强调了灰质和白质对语音生成的潜在贡献,但尚未对灰质和白质通道进行全面的表征。本研究分别和联合研究了来自灰质和白质的通道,以设计一个语音活动检测模型,用于区分 BCI 的语音和非语音。
代表着一种更可靠、更安全、生命周期更长的替代方案。通过湿纺技术成功获得了许多由石墨烯、碳纳米管、导电聚合物以及最近的 MXenes 制成的纤维,并研究将其作为可穿戴超级电容器的一维电极。[17–29] 然而,这些材料通常涉及复杂的合成程序、有害的分散剂溶剂或后处理步骤,以生产出具有足够机械阻力和电化学性能的纤维。芳族聚酰胺纳米纤维 (ANF) 最近被提议作为一种新的纳米级构建块来设计新的复合材料。[30] 与基于单体聚合的标准路线相反,ANF 可以通过自上而下的方法轻松快速地获得,通过溶解芳族聚酰胺聚合物链,然后通过溶液加工重新组装成宏观纤维或薄膜。[30,31] 芳族聚酰胺聚合物以其机械强度而闻名,但它不导电,必须负载导电填料才能实现电子传输。到目前为止,ANF 主要被研究用作聚合物增强体的填料[32,33]、多功能膜的基质[34–37]、隔热罩[38,39],甚至用作隔膜的添加剂和锂离子电池的固态电解质。[40,41] 然而,尽管 KNF 分散体具有良好的湿纺性,但人们对使用 ANF 来制造 FSC 却关注甚少。在之前的工作中,Cao 等人通过共湿纺核碳纳米管分散体和鞘 ANF 分散体制备了具有核壳结构的纤维。[42] 通过用 H3PO4/PVA 凝胶电解质渗透获得的对称 FSC 显示出高达 0.75 mF cm −1 的显著线性容量。Wang 等人将石墨烯纳米片 (GNPs) 加载到 ANF 分散体中,通过在水/乙酸溶液中凝固获得 ANFs/GNPs 复合线状电极。[43] 然而,他们的结果表明,GNPs 通过恢复对苯二甲酰胺单元之间的氢键干扰了 ANFs 的凝固,导致在 ANFs 基质中 GNPs 高含量时拉伸强度持续下降。在这项工作中,PEDOT:PSS@KNFs 复合纤维通过一个简单的两步工艺生产出来,包括将 Kevlar 纳米纤维化为 Kevlar 纳米纤维 (KNF)、KNF 纤维的湿纺以及随后浸泡在 PEDOT:PSS 水分散体中。以这种方式,由于导电的 PEDOT:PSS 链渗透而几乎保持 KNF 基质的机械阻力不变,因此获得了导电纤维。 PEDOT:PSS@KNF 纤维具有柔韧性、可编织、可缝纫等特点,通过耦合相邻的两根纤维,可以形成对称的 FSC。
大量的皮肤准备和使用被水凝胶“浸湿”的电极。这个过程通常需要经过培训的专业人员进行,但可以得到高信噪比 (SNR) 的记录,而这对于恢复性和可能改变生活的治疗来说是必需的。这些湿电极水凝胶可确保电极与皮肤的一致和低阻抗接触,直到凝胶变干。这种干燥会导致电极-皮肤阻抗 (ESI) 增加,从而降低记录的单次幅度并增加对电源线干扰的敏感性,最终降低 SNR。[4] 湿电极所需的皮肤准备(特别是在用于睡眠/癫痫研究的 EEG 设置中)也经常导致皮肤刺激、脱发 [5] 和头发中残留凝胶引起的不适。一些人试图通过结合通用的半干和干电极将这些临床技术扩展到日常用户。半干电极使用的水凝胶要少得多,这些水凝胶要么预先涂抹,要么储存在电极上的储存器中。 [6–9] 这些半干电极比湿电极更舒适,且能达到相似的 ESI,但仍需要一些电解质,并且可能存在过度释放(这有引起桥接的风险)等控制问题。全干电极进一步提高了可用性和患者舒适度,但通常会产生比湿电极(10-100 sk Ω s,< 250 Hz)更高的 ESI(> 1 M Ω s,< 250 Hz)。[10] 微针、针电极、导电复合材料和共形电极已被用来降低 ESI 并提高干电极的机械稳定性,[10–12] 但会带来新的用途或制造权衡。微针可以刺穿皮肤表层,实现更低的 ESI 并实现更高的 SNR 记录。然而,长时间使用这些电极可能会导致病变形成并带来感染风险。非接触式导电复合材料(如硅碳黑和银玻璃硅)则表现出相反的权衡,与其他干电极相比,它们实现了更高的舒适度,但 ESI 更高。[10,11,13] 其他电极阵列已使用柔性平面结构、机加工金属或金属印刷设备来提高电极的柔顺性、舒适度和传感位置的可能性。[14–17] 印刷柔性电极阵列可实现高密度电极放置、高分辨率 2D 设计、非真空大批量制造以及舒适的电极柔顺性
1。基于所证明的速率的制造速率,每个过程步骤都被外推到一台机器,并基于包含容量因素的过程模型。2。实验室CCM,具有0.20mg/cm 2 78wt%IR/NSTF粉末OER催化剂/电极,0.08mg/cm 2 pt/nstF分散的催化剂/电极,3M 800EW 100 MICRON MEMBRANE。50cm 2单元,80˚C,2A/cm 2。风VRE协议。3。通过50cm 2单元,80˚C,2A/cm 2,3m 800ew 100 micron膜,项目风变可再生能源(VRE)协议评估的项目目标。堆栈中的性能和耐用性里程碑脱离为1.735V和5µV/hr。
飞秒激光分层表面重构用于下一代神经接口电极和微电极阵列 Shahram Amini * 1,2、Wesley Seche 1、Nicholas May 2、Hongbin Choi 2、Pouya Tavousi 3、Sina Shahbazmohamadi 2 1 Pulse Technologies Inc.,研究与开发,宾夕法尼亚州 Quakertown 18951 2 康涅狄格大学生物医学工程系,康涅狄格州斯托尔斯 06269 3 康涅狄格大学 UConn 科技园,康涅狄格州斯托尔斯 06269 * 通信地址为 SA(电子邮件:samini@pulsetechnologies.com)摘要 长期植入式神经接口设备能够通过神经刺激以及感知和记录往返于神经组织的电信号来诊断、监测和治疗许多心脏、神经、视网膜和听力疾病。为了提高这些设备的特异性、功能性和性能,电极和微电极阵列(大多数新兴设备的基础)必须进一步小型化,并且必须具有出色的电化学性能和与神经组织的电荷交换特性。在本报告中,我们首次表明可以调整飞秒激光分级重构电极的电化学性能,以产生前所未有的性能值,这些性能值大大超过文献中报道的性能值,例如,与未重构电极相比,电荷存储容量和比电容分别提高了两个数量级和 700 倍以上。此外,建立了激光参数、电化学性能和电极表面参数之间的相关性,虽然性能指标随着激光参数呈现出相对一致的增加行为,但表面参数往往遵循不太可预测的趋势,否定了这些表面参数与性能之间的直接关系。为了回答是什么推动了这种性能和可调性,以及广泛采用的增加表面积和电极粗糙化的原因是否是观察到的性能提升的关键因素,使用聚焦离子束对电极进行的横截面分析首次表明,存在可能有助于观察到的电化学性能增强的亚表面特征。本报告首次报道用于神经接口应用的飞秒激光分层重构电极的此类性能增强和可调性。简介人口老龄化和大量心脏 1,2 、神经 3-6 、视网膜 7,8 和听力障碍 9,10 的存在,这些疾病无法仅通过药物治愈,导致需要长期植入设备的患者数量显著增加。表 1 总结了这些设备及其广泛的应用范围。植入式设备通过将外部电信号从神经刺激器或植入式脉冲发生器 (IPG) 传输到植入式电极或微电极阵列,然后穿过神经细胞或组织 11 的膜,对活组织进行人工刺激。神经系统负责传输从大脑到肌肉以引起肌肉运动的电信号,反之亦然,从感觉器官到大脑(例如,感觉、听觉和视觉)。如果神经受伤,大脑与周围神经之间的交流中断,例如脊髓损伤 12-15 ,则有可能
图 3. 微生物全细胞生物电子装置的电化学分析。使用 (a) 裸 ITO 玻璃和 (b) PEDOT:PSS/PHEA 涂层工作电极对生物和非生物电化学反应器进行计时电流测量。插图显示非生物电流密度。反应器接种了 S. oneidensis 以进行生物测量,虚线标记。非生物测量包含培养基。电化学反应器的工作电极平衡在 +0.2 V vs Ag/AgCl,并使用 20 mM 乳酸作为 S. oneidensis 的碳源。在 43 小时的计时电流实验后,在 (c) 裸 ITO 玻璃和 (d) PEDOT:PSS/PHEA 涂层电极上对生物和非生物样品的循环伏安图(扫描速率:10 mV s -1)。
补偿硅离子电池中阳极活性材料的重复体积膨胀和收缩的一种有希望的方法是将硅嵌入石墨基质中。硅石材(SIG)复合材料结合了石墨的优势性能,即大型电导率和高结构稳定性,以及硅的优势性能,即高理论能力。石墨在静电片(≈10%)时的体积膨胀要比纯硅(≈300%)低得多,并且提供了机械稳定的矩阵。在此,我们提出了对多孔SIG阳极组成的电化学性能和厚度变化行为的研究,其硅含量范围从0 wt%到20 wt%。使用两种方法研究了电极复合材料:原位扩张法,以进行厚度变化研究和常规硬币细胞,以评估电化学性能。测量结果表明,SIG电极的初始厚度变化随硅含量显着增加,但在所有组合物的循环过程中均升高。硅含量与容量损失之间似乎存在相关性,但是厚度变化与容量损耗率之间没有明显的相关性。©2022作者。由IOP Publishing Limited代表电化学学会出版。这是根据Creative Commons Attribution 4.0许可(CC by,http://creativecommons.org/licenses/ by/4.0/)分发的开放式访问文章,如果原始工作适当地引用了原始作品,则可以在任何媒介中不受限制地重复使用工作。[doi:10.1149/1945-7111/ac4545]
nrel - Min Wang,K.C。Neierlin,Tim Cleve,Firat Cetress,Jaihhyung Park,Rajeh Colotalia和背叛都不是唯一这样做的人。
摘要:渗出是静脉内(IV)插管的并发症,其中囊泡药从静脉泄漏到周围的皮下组织。渗出的严重程度取决于积累在皮下组织中的药物的类型,浓度和体积。快速检测到渗出可以促进迅速的医疗干预,最大程度地减少组织损伤并防止不良事件。在这项研究中,我们提出了两个便携式传感器斑块,即黄金和碳的感应贴片,用于早期检测到渗出。在体内动物模型和人类临床试验中,基于黄金的传感器斑块检测到的量表低至2 ml的额外流体;该贴片的阻力变化为41%。对于2 mL的额外流体,碳基贴片表现出51%的电阻变化,而与基于金的感应贴片相比,该斑块的制造吞吐量和成本效益优越。