对最常见的物理刺激的高度敏感和抗湿度的检测对于实时监测中的实际应用至关重要。在这里,据报道,一种简单而有效的策略可以达到高度湿度稳定的杂种复合材料,该复合材料能够同时且准确的压力和温度传感在单个传感器中。改善的电子性能是由于POLE(3,-4-甲基二氧二苯乙烯)(PEDOT)的平面性提高以及Pe-dot之间的电荷转移:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)和多壁碳纳米管(CNT)(CNTS)通过强效应强度的相互作用。杂交复合材料中强大的形态引起的首选电子途径是高湿度稳定性的原因。这项研究还表明,该传感器对智能对象识别具有巨大的作用,高度为97.78%。以及摩尔电纳米生成剂(TENG)的位置检测能力,在智能分类方面,在不看到三重传感系统的潜在工业应用方面具有优势。
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。
最近发现二维(2D)过渡金属碳化物和硝酸盐(MXENES)由于其独特的电气,光学和化学性质而受到了极大的关注。这些非凡的特性使它们成为各种应用,包括通过光热效应的多模式肿瘤疗法的合适候选者。在这项工作中,我们演示了如何通过应用连续的超声处理过程来减少1-5 µm大的Ti 3 C 2单层MXENE片。不同的微观技术已被用来可视化超大单层Ti 3 C 2纳米片的形成。所制备的Mxene纳米片在水和乙醇中表现出良好的溶解度。此外,使用(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(Aptes)和聚(3,4-乙二烯二苯乙烯)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)用于MXENE纳米片的表面修饰,以打开随后的抗体生物套件的可能性。PEDOT:PSS改善了纳米片的光热转化性能,这是通过在辐射时从48.6ºC增加到58.1ºC的记录,提高了808 nm波长激光器的温度。进一步的体内和体外研究将需要优化Ti 3 C 2纳米片的光热特性。
冰形成检测在电信和航空药物中很重要,例如,飞机翅膀上的冰影响其空气动力学性能,并导致致命的事故。尽管存在许多类型的传感器,但探索冰的电阻传感器的探索很差。但是,由于它们的简单性以及在大面积上安装一系列传感器以绘制机翼上的冰层的可能性,因此它们具有吸引力。湿气离子导体已被证明用于电阻冰的传感,但它们的高电阻阻止了传感器阵列的读数。在这项工作中,混合离子电源聚合物导体(MIEC)在第一次进行冰检测时被考虑。聚合物混合物聚(3,4-乙二醇二噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)溶液沉积在一对电极上。传感器在水液体之间的过渡阶段中显示出电阻的突然上升。提出,pedot中的形态和电子传输会受到冰冻事件的影响,因为在形成冰晶时,富含PSS的相中的吸收水会在PSS富时进行扩张。在航空应用中,进行了在航空级和冷冻检测的预先序列层中的感应层整合的成功测试,以验证冰的检测原理。
图2:脑电图设备中的最新突破。(a)PEDOT的干电极:PSS转移的CVD石墨烯膜[49]。(b)由纹身样电子设备和无线EEG耳塞设备组成的微型可穿戴式脑电图设备[54]。(c)基于LM纸的基于LM的自供电的E-Skin [57]。(d)行业的脑电图设备(左:Cognixion One耳机;中间:内核流耳机;右:Synchron的Stentrode)[56]。
碳聚合物广泛应用于航空航天、电子、[1–4] 太阳能电池技术、[5–9] 太阳能水净化、[10] 电池(如超级电容器)[11–14] 和生物医学工程(如记录和刺激电极涂层、药物输送、组织工程支架)。[15–21] 这些聚合物固有的导电性来源于它们的化学结构,该结构由重复的单键和双键(π-π)碳键交替链组成,允许电子沿着聚合物主链自由移动。此外,这些材料可以通过几种工艺(如化学、电化学、光子)进行掺杂,通过极化子的积累有效地提高它们的电导率。[22] 除了出色且可调的电性能外,碳聚合物还是一种经济高效的金属替代品,可生物降解、生物相容性好,可以通过多种工艺合成,并可以涂覆在不同类型的基材上。在研究最多的 CP 中,我们发现了聚吡咯 (PPy)、聚苯胺 (PANI) 和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐 (PEDOT/PSS)。所有这些 CP 都已广泛应用于生物医学应用,用于生物电测量、电刺激、药物输送以及生物致动器和生物传感器。[23–27] 特别是,由于 PEDOT 的高电化学稳定性和三维结构,在过去十年中,将其用作刺激电极涂层一直是研究的中心。
在这项研究中,具有活性层的有机太阳能电池(OSC),非富烯烯(NFA)Y6作为受体的多种混合物,以及供体PBDB-T-2F作为供体的供体,通过一维太阳能能力模拟(SCAPS-1D)的一维太阳能(SCAPS-1D)模拟了这种类型的polimer-iC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC-IC的型号模拟。活动层。pfn-br界面层固定在OPV设备中,可提供总体增强的开路电压,短路电流密度和填充因子,从而显示设备的性能。PEDOT:PSS是一种电导性聚合物溶液,由于其较强的孔亲和力,良好的热稳定性,高功能和高透明度在可见范围内,它已在太阳能电池设备中广泛使用作为孔传输层(HTL)。有机太阳能电池的结构是ITO/PEDOT:PSS/BTP-4F:PBDB-T-2F/PFN-BR/AG。首先,将活动层厚度优化为100 nm;之后,活动层厚度最高为900 nm。这些模拟的结果表明,活动层厚度可能明显达到500 nm,然后随着600 nm的活性层的增加而降低,还注意到短路电流和填充因子随着600 nm的增加而增加,而填充层则从600 nm的增加,而开放电压电路则随着活性层的增加而增加。最佳厚度为500 nm。
技术成熟度 (TRL) 中试规模 (TRL 6-7) 概念性 (TRL 1- 2) 实验室规模 (TRL 4) 工作电压 [V] 1.5 3.8 3.8 1.5 光学对比度 (ΔE * ) 17.3 17.5 10.6 切换时间 [秒] 2 最小循环次数 20* 封装 (第 2 层) UV 光聚合物 对电极 (第 2 层) N/A Ag N/AN/A Ag N/A 对电极 (第 1 层) C ITO 电致变色材料 (第 2 层) N/A PEDOT:PSS
摘要:水凝胶是植入生物活性神经界面开发的理想材料,因为神经组织模仿了物理和生物学特性,可以增强神经接口的兼容性。然而,由于不可靠的界面键合,水凝胶和刚性/脱水的电子微结构的整合是具有挑战性的,而水凝胶与微机械制造过程所需的大多数条件不兼容。在此,我们提出了一种新的酶介导的转移打印过程来设计粘合剂生物水凝胶神经界面。通过含有各种导电纳米颗粒(NPS)的明胶甲基丙烯酰基(GELMA)的照片连接来制造供体底物,包括AG纳米线(NWS),PT NWS和PEDOT:PSS:形成可拉伸的导电性的BioelectRode,以形成一种称为np-np-doped geLma的可拉伸性bioelectRode。另一方面,由微生物转谷氨酰胺酶组成的接收器底物构成了与掺入的明胶(MTG-GLN)同时进行的时间控制的凝胶化和共价键增强的粘附,以实现预制的NP型NP型NP型Gelma特征的一步转移印刷。集成的水凝胶微电极阵列(MEA)具有粘合剂,并且在机械/结构上符合稳定的电导率。这些设备在水分上在结构上是稳定的,以支持神经元细胞的生长。尽管引入了AGNW和PEDOT:水凝胶中的PSS NP需要进一步研究以避免细胞毒性,但PTNW掺杂的Gelma表现出可比的活细胞密度。这种基于GLN的MEA有望是下一代生物活性神经界面。
有机电子离子泵 (OEIP) 已被研究作为一种有前途的解决方案,用于精确局部输送生物信号化合物。OEIP 小型化提供了多种优势,从更好地控制输送的时空到降低植入设备的侵入性。一种小型化途径是开发基于聚电解质填充毛细管纤维的 OEIP。这些设备可以轻松靠近目标细胞和组织,可以被视为其他“离子电子”植入物的起点。迄今为止,OEIP 和其他此类离子电子表现出有限的电极容量,因为它们通常依赖于聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐 (PEDOT:PSS) 电极。虽然这种材料在混合离子电子系统中得到了充分研究并且可行,但其体积电容受到最终氧化还原反应的限制。石墨烯是高性能电极的绝佳替代品,低成本溶液处理的石墨烯衍生物尤其有前景,表现出高电荷迁移率和理想的结构特性(轻便、灵活)。本文介绍了溶液处理的还原氧化石墨烯 (RGO) 作为 OEIPS 高性能驱动电极的应用。对 RGO 电极进行了表征,并与标准 PEDOT:PSS(和 Ag/AgCl)电极进行了比较。RGO 表现出更大的电荷存储容量,因此使用寿命更长。石墨烯支持的 OEIP 表现出改进的神经递质传输,而不会对施加的电流水平施加限制。