Chinesische Forscher entwickelten zwei Arten von flexible Batterien die mit Kochsalzlösung oder Salzwasserlösung anstelle von Lithium-Ionen-Elektrolyten betrieben werden. Diese Art von Batterietechnologie ist in der Medizin sehr gefragt, da sie auch Krebs und andere bakterielle Infektionen behandeln kann.
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Flexible Batterien mit Salzwasser
Medizinische Implantate und tragbare Geräte verwenden traditionell sperrige und starre Lithium-Ionen-Batterien, um sie mit Strom zu versorgen. Die Sperrigkeit solcher Batterien kann auf zusätzliche strukturelle Unterstützungssysteme zurückgeführt werden, die verhindern, dass die Batterien auslaufen oder gefährliche Substanzen freisetzen. Dies kann sich jedoch ändernDie nicht allzu ferne Zukunft als Forscher der Fudan-Universität und des Collaborative Innovation Center für Chemie für Energiematerialien in China haben es geschafft, flexible Batterien zu entwickeln, die mit "körperinspirierten Flüssigkeiten wie normaler IV-Kochsalzlösung und Zellkulturmedium" betrieben werden können"Einfach ausgedrückt, die neu entwickelten Batterien werden von einer Salzwasserlösung angetrieben, die biologisch verträglich ist.
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Yonggang Wang, Chemieprofessor an der Fudan University erklärt wie unpraktisch und gefährlich herkömmliche Batterien auf dem Gebiet der Medizin sind.
"Aktuelle Batterien wie die in medizinischen Implantaten verwendeten Lithium-Ionen-Batterien weisen im Allgemeinen starre Formen auf. Darüber hinaus basieren die meisten der gemeldeten flexiblen Batterien auf brennbaren organischen oder ätzenden Elektrolyten, die unter Sicherheitsrisiken und schlechter Biokompatibilität für tragbare Geräte leiden.geschweige denn implantierbare ".
Das Forscherteam unter der Leitung von Wang und einem anderen Professor, Huisheng Peng, hat die Verwendung toxischer Substanzen in ihren flexiblen technischen Batterien eliminiert. Sie haben diese schädlichen Elektrolyte durch biokompatible Substanzen ersetzt, die ideal für implantierbare Geräte sind. Die technischen flexiblen Batterien sind immer noch vorhandenEs wird jedoch erwartet, dass Elektrolyte austreten. Die physikalischen Auswirkungen sind jedoch nicht so gefährlich, da die Elektrolytsubstanzen auf normaler IV-Kochsalzlösung und Zellkulturmedium basieren. Diese Substanzen enthalten biokompatible Chemikalien wie Aminosäuren, Zucker, Vitamine und Natriumionen.
Zwei Arten flexibler Batterien sind aus den Studien des Teams hervorgegangen. Eine ist eine riemenförmige flexible 2D-Batterie, bei der ein Netz aus Stahlsträngen zwischen dünnen Elektrodenfilmen angeordnet ist. Die andere flexible Batterie, die das Team entwickelt hat, ist eine eindimensionale Kohlenstoffnanoröhrenfaser, die mit Nanopartikeln aus Elektrodenmaterial beschichtet ist.
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Die Forscher fanden heraus, dass die in der 1D-Faserbatterie verwendeten Kohlenstoffnanoröhren die Umwandlung von gelöstem Sauerstoff in Hydroxidionen schnell fördern können. Dieser Prozess beeinträchtigt die Wirksamkeit von Batterien erheblich, aber wenn er als eigenständiger Prozess betrachtet wird, könnte das Umwandlungsverfahren möglicherweiseKrebs und bakterielle Infektionen behandeln.
"Wir können diese faserförmigen Elektroden in den menschlichen Körper implantieren, um essentiellen Sauerstoff zu verbrauchen, insbesondere in Bereichen, die für injizierbare Medikamente schwer zu erreichen sind", notiert Wang. "Durch Desoxygenierung können sogar Krebszellen oder pathogene Bakterien ausgelöscht werden, da sie sehr empfindlich auf Änderungen des pH-Werts in der Lebensumgebung reagieren. Dies ist derzeit natürlich hypothetisch, aber wir hoffen, dies mit Biologen und Medizinern weiter untersuchen zu können."
Andere chemische Lösungen wie Natriumsulfat wurden von den Forschern ebenfalls verwendet, um die Rolle von flüssigen Elektrolyten in ihren konstruierten flexiblen Batterien für extern abgenutzte Geräte zu spielen. Die Experimente des Teams mit flexiblen 2D- und 1D-Batterien übertrafen viele der herkömmlichen Lithiumbatterien-ion-Batterien, die auf tragbaren Geräten im Hinblick auf die "Ladungshaltekapazität" verwendet werden. Dies eröffnet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten im Bereich medizinischer tragbarer Geräte und Implantatgeräte, die das Team erforschen möchte.
Das Papier zu dieser Studie wurde im veröffentlicht Chem Journal über ScienceDirect.
Quellen : Kollaboratives Innovationszentrum für Chemie für Energiematerialien , Nachrichten aus Chemie und Technik