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导电聚合物的 3D 打印 - Hyunwoo Yuk
导电聚合物是储能、柔性电子器件和生物电子器件等众多应用领域中很有前途的候选材料。然而，导电聚合物的制造大多依赖于喷墨打印、丝网打印和电子束光刻等传统方法，这些方法的局限性阻碍了导电聚合物的快速创新和广泛应用。本文，我们介绍了一种基于聚（3,4-乙撑二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸盐 (PEDOT:PSS) 的高性能 3D 可打印导电聚合物墨水，用于 3D 打印导电聚合物。由此产生的卓越打印性使得能够将导电聚合物轻松制造成高分辨率和高纵横比的微结构，这些微结构可通过多材料 3D 打印与其他材料（如绝缘弹性体）集成。3D 打印的导电聚合物还可以转化为高导电性和柔软的水凝胶微结构。我们进一步展示了各种导电聚合物装置的快速、简化的制造，例如能够进行体内单元记录的软神经探针。
Elon Musk的Neuralink
一位名叫Elon Musk的著名商人发明了植入物，并将其插入猴子的大脑中。他声称，Neuralink Brain-Computer界面业务已与猴子联系起来玩视频游戏。这一消息引起了全世界的轰动，鉴于美国亿万富翁对这样的病毒事件的偏爱，这并不令人惊讶。但是，一家西班牙公司不太满意，在过去的八年中，建立了一个基于石墨烯的脑植物的植入物，该植入物声称它击败了马斯克的Neuralink。Carolina Aguilar的联合创始人兼首席执行官兼首席执行官解释说：“大脑界面必须很好地执行三个任务：记录大脑信号，激活它们，然后在大脑中保持稳定多年”。但根据Aguilar的说法，材料麝香目前正在使用称为PEDOT的聚合物的NeuralInk使用，它溶解在大脑内部太快，无法适合大脑刺激植入物。因此，神经助理，概述，它的观点在不正确的轨道上。
术中应用和早期经验，具有新型的高分辨率，高通道计数薄膜电极的
结果 - 分析中包括89例患者，这些患者接受了切除肿瘤（n = 58）或癫痫组织（n = 31）的患者。这些案件占94个网格； 58 PEDOT：PSS网格和36个PTNRGRIDS。有86个功能性，并成功用于从82例患者那里获得皮质记录。平均皮质网格记录持续时间为15.3±1.15分钟。在实验任务（n = 52，58.4％）中获得了大多数患者的记录，涉及语言和感觉运动测试范例，或在静止状态下被动地获得（n = 32，38.1％）。没有与网格放置有关的术中不良事件。然而，有一些与术前绝育（n = 7）和不当处理（n = 1）造成的PTNRGRID功能障碍（n = 8）有关的损害；没有进行术中记录。蒸发过氧化物（V-PRO）灭菌是PTNRGRIDS最佳的灭菌方法，与基于蒸汽的灭菌技术相比，可用通道的数量明显高得多（905.0 [650.8-935.5] vs. 356.0 vs.356.0 [18.0-0-597.8.8]，p = 0.0031，p = 0.0031。
材料化学C
电子异质结构的微图案化主要依赖于洁净室环境中的传统微加工技术，其多个步骤涉及电子材料的旋涂以及光刻和蚀刻步骤。 3 该技术耗时且昂贵，并且蚀刻步骤对于某些有机导体来说是决定性的。蚀刻剂和抗蚀剂的残留物也会影响生物相容性。此外，很难在任意基板（例如柔性材料）上进行光刻。另一种不涉及微加工的技术是印刷，例如喷墨 4 或丝网印刷。 5 对于丝网印刷，必须为网格开发具有特殊流变性质的油墨。在喷墨打印头中，胶体颗粒的油墨经常会堵塞喷嘴。更成问题的是，很难使用任何加法印刷方法制造具有多种材料堆叠的复杂几何形状，因为添加来自水的油墨会溶解并改变之前的层。 3D 可打印 PEDOT:PSS 墨水已开发用于与其他非导电可打印材料结合形成复杂几何图形，但这些过程依赖于耗时的机制，例如低温冷冻、冻干和干退火。6
超低成本、简便制造用于皮层脑电图的透明神经电极阵列，采用无光电伪影光遗传学
透明植入式设备将神经记录和光学模式相结合，在神经科学和生物医学工程领域引起了广泛关注。用于电生理学的不透明金属电极阵列会阻碍光学成像并导致光电伪影，使其难以与光遗传学相结合。本文介绍了一种无光电伪影、高导电性和透明的聚（3,4-乙烯二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸盐 (PEDOT:PSS) 电极阵列，作为有前途的神经植入物。与应用于植入工具的其他透明材料相比，本研究开发的技术通过低成本、超简便的方法提供了透明的神经接口。由于采用了简单的乙二醇浸渍工艺，该设备表现出优于其他研究的光学、机械和电气特性。通过将其光刺激效率和光电伪影程度与传统的薄金电极在体外和体内进行比较，突出了该设备的性能。该平台可以比任何其他候选材料更有效地组装透明神经接口，因此具有许多潜在的应用。
先进生物质材料在能源、环境及新兴领域应用的进展
© 高等教育出版社 2023 当今世界正面临许多危机，包括气候变化、环境污染、资源稀缺和资源消耗猖獗。为了解决这些问题，有必要寻求低碳、环保和成本效益高的解决方案。解决这些挑战的一个有希望的途径是使用生物质基材料，这种材料具有许多独特的优势，包括可再生性、可生物降解性和丰富性。先进的生物质材料已经在各种应用中尝试用于解决全球问题，例如能源危机、环境污染和资源短缺。在本期特刊中，我们的目标是提高研究人员对生物质基材料领域的关注和兴趣，并促进先进生物质材料科学和技术的发展。这些先进的生物质基材料是传统石化材料的可持续替代品。通过促进对先进生物质基材料的研究，本期特刊旨在推进跨学科研究的前沿，并为更可持续的未来铺平道路。本期特刊有助于我们了解基于纤维素、木质素和其他生物质的先进功能材料。为了更好地说明针对性，将出版两期（第17卷第7期和第8期）。研究论文展示了这些材料的合成、改性、性能、功能以及在能源、环境和其他新兴领域的潜在应用，强调了它们在应对紧迫的全球挑战中的重要性。综述探讨了纤维素在低介电常数绝缘纸和锂离子电池中的作用，以及离子液体在生物质基材料合成和应用中的潜在优势。在能源存储和转换领域，先进的生物质材料在解决材料和设备层面的挑战方面发挥了关键作用。纤维素基聚合物电解质复合材料是一种能很好地保持形状的材料。当与纳米碳材料结合时，它们表现出良好的封装性能和更高的热能存储能力。通过烷基链桥接将酚羟基引入木质素磺酸盐（LS），再将改性后的LS掺杂到PEDOT中，可以增强PEDOT的电子传输能力。采用磷酸盐辅助水热法制备的木质素多孔碳可作为超级电容器电极，具有较高的比电容和良好的循环性能。采用一步“浸渍聚合”法制备了聚吡咯（PPy）与纤维素纳米纤维（CNF）的复合薄膜电极，纤维素微纤维和纳米纤维在锂离子电池中的应用，综述了纤维素微纤维和纳米纤维在高能量密度电池中的应用，并介绍了用于高能量密度电池的高质量负载纸电极的新发展趋势和最新进展与方法。
S41598-023-36612-4.pdf
今天，血糖监测在糖尿病患者中的重要性已经产生了开发新的葡萄仪的全球需求。 本文介绍了可便携式智能葡萄仪的制造，用于以高灵敏度监测血糖。 葡萄糖仪采用由Cu/au/au/rgo/pedot的结构制造的生物电子测试带贴片：互插的电极上的PSS。 我们证明，基于两电极的这种结构可以优于市场可用的三电极电化学测试条。 它具有良好的电催化特性，表明血糖的高性能感知。 所提出的生物电子纤维仪可以在响应时间，检测范围和检测极限方面超过商业电化学测试条。 用于制造智能血糖仪的电子模块，例如电源，对数字转换器，OLED屏幕和无线变速箱模块的模拟，并集成到印刷电路板上，并将其包装成生物电子葡萄糖仪，从而使该血糖监测舒适地处理。 通过SEM和AFM研究了活性层生物传感器的特征。 葡萄糖可以在0–100 mm的广泛检测范围内监测葡萄糖，敏感性为5.65 mA -m -1的检测极限（1 µM），以及出色的感应性能，例如高选择性，高可重复性和良好的构成测试条的稳定性。 有11种人体血液和血清样品，血糖仪显示出高临床精度，最佳值的RSD为0.012。今天，血糖监测在糖尿病患者中的重要性已经产生了开发新的葡萄仪的全球需求。本文介绍了可便携式智能葡萄仪的制造，用于以高灵敏度监测血糖。葡萄糖仪采用由Cu/au/au/rgo/pedot的结构制造的生物电子测试带贴片：互插的电极上的PSS。我们证明，基于两电极的这种结构可以优于市场可用的三电极电化学测试条。它具有良好的电催化特性，表明血糖的高性能感知。所提出的生物电子纤维仪可以在响应时间，检测范围和检测极限方面超过商业电化学测试条。用于制造智能血糖仪的电子模块，例如电源，对数字转换器，OLED屏幕和无线变速箱模块的模拟，并集成到印刷电路板上，并将其包装成生物电子葡萄糖仪，从而使该血糖监测舒适地处理。通过SEM和AFM研究了活性层生物传感器的特征。葡萄糖可以在0–100 mm的广泛检测范围内监测葡萄糖，敏感性为5.65 mA -m -1的检测极限（1 µM），以及出色的感应性能，例如高选择性，高可重复性和良好的构成测试条的稳定性。有11种人体血液和血清样品，血糖仪显示出高临床精度，最佳值的RSD为0.012。
通过层间策略提高平面片上锌离子微电池的电化学性能
必须开发具有高容量电极和更环保、更经济、更稳定的系统的平面片上微电池，这对于为即将推出的微型片上系统智能设备供电至关重要。然而，由于制造工艺复杂、循环过程中微电极的稳定性以及在有限的设备体积内保持更高容量的挑战，高稳定性微电池领域的研究受到限制。为了满足这一需求，本研究专注于提供高度稳定和高容量的微电极。这涉及在电极材料和集电器之间添加 PEDOT 层，应用于平面聚苯胺阴极和锌阳极设备结构中以增强电荷存储性能。这种简单的策略不仅可以提高设备在长期循环中的稳定性并降低电荷转移阻力，还可以将 0.1 mA cm − 2 时的电荷存储容量从 17.64 μ Ah cm − 2 提高到 19.75 μ Ah cm − 2 。因此，锌离子微电池实现了显著的峰值面积能量和功率，分别为 18.82 μ Wh cm − 2 和 4.37 mW cm − 2。这项工作提出了一种有效的策略来提高平面微电池的电化学性能，这对先进便携式电子产品的发展至关重要。
![arxiv：2412.18878v1 [physics.optics] 2024年12月25日](/simg/5\59b14591d8d8c891d6dd044e5a15904dbdc546f6.webp)
arxiv：2412.18878v1 [physics.optics] 2024年12月25日
传统的金属和N型掺杂的半导体材料是新兴的Epsilon – Near -near -Zero（ENZ）材料，展示了非线性光子应用的巨大潜力。然而，这种材料的一个重要限制是缺乏多功能的ENZ波长调整，因此，对ENZ波长的动态调整仍然是一个技术挑战，从而限制了其潜在应用，例如多频带通信。在此，通过光激发后极性形成/解耦的孔浓度的可逆变化以及可调的enz波长移动，可以观察到PSS膜中的ENZ波长的动态调整，从而可以通过可逆的孔浓度变化来实现PSS膜。关于极性激发超快速动力学的实验研究表明，北极子积累的〜80 fs时间常数，北极子解耦的〜280 fs时间常数，表明在子picosocecond时尺度内的enz波长逆转超快切换的潜力。这些发现表明，P型有机半导体可以用作通过极性激发动态调整ENZ波长的新型平台，这为基于ENZ的非线性光学应用在柔性光电上开辟了新的可能性。
芯纱对电活性聚合物涂层纱线执行器线性驱动的影响
智能纺织品将传统纺织品的特点与智能材料（如机电活性聚合物）的良好特性相结合，从而形成纺织品执行器。纺织品执行器由单个纱线执行器组成，因此了解它们的电化学机械行为非常重要。在此，本研究调查了构成纱线执行器核心的商用纱线的固有结构和机械特性对基于导电聚合物的纱线执行器的线性驱动的影响。商用纱线涂有聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT：PSS）以使其具有导电性。然后在受控条件下将提供机电驱动的聚吡咯 (PPy) 电聚合在纱线表面上。在等渗和等距条件下，在水性电解质中研究了纱线执行器的线性驱动。纱线执行器产生高达 0.99% 的等渗应变和 95 mN 的等距力。本研究实现的等距应变比之前报道的纱线致动器高出十倍和三倍以上。等距驱动力比我们之前的结果增加了近 11 倍。最后，引入了一个定性机械模型来描述纱线致动器的驱动行为。纱线致动器产生的应变和力使它们成为可穿戴致动器技术的有希望的候选者。