可主动调控药物递送的多功能诊疗一体可吸收柔性电极

目的构建具有主动调节药物递送功能的诊疗一体装置,用于实时监测患者病情变化,并及时递送药物对疾病进行干预和治疗。方法构建具有主动控制药物递送能力的多功能药物递送装置,再对该装置进行结构优化,增加疾病诊断和监测功能,从而制备具有诊疗一体能力的植入装置。通过体外药物释放实验对系统的主动控制、组织压力和生物电信号采集能力进行检验;通过动物体内实验对该装置的应用效果进行评价。结果体外药物释放功能结果表明,该系统能够通过主动控制实现精准的药物递送,且可以进行多次数和多种类药物递送。该装置还能实现短期快速和长期慢速的双时间线药物递送。动物体内实验结果显示,该系统能够进行疾病监测和诊断,并且能够在癫痫等急性疾病病发时及时进行药物干预。此外,通过电阻与压力之间的转换实现了对生物力学信息的测量。细胞和体内生物相容性实验结果也显示其能够满足作为长期植入物的生物安全需求。结论通过结构设计和优化构建的诊疗一体植入装置能够通过力学信号或电生理信号采集实现疾病的监测和诊断,并能够及时进行多种类、多次数、多时间线药物递送。该系统可以满足临床对于急性疾病的监测和治疗,以及多并发症疾病的药物递送需求。

基于双柔性电极模拟叉指图案电极的液体介电泳研究

介电泳通过非均匀电场作用于介电液体内偶极子影响表面润湿性,实现液滴接触角可调,克服了电润湿效应的接触角饱和限制,但其驱动电极需图案化处理,难以实现实用的三维可调光学器件.本文采用外裹绝缘介电层且互不导通的双柔性电极缠绕于平板基底形成二维平面线墙,模拟叉指图案电极以驱动液体介电泳,给出了“液滴-叉指平面线墙”模型的接触角与电压理论关系.在0—250 V_(rms)电压范围内实验测量的接触角变化可达32°,符合上述理论关系,为构造液体介电泳三维可调光学器件提供了理论和实验基础.

柔性电极的丝网印刷工艺研究

柔性电极是实现对人体组织长期稳定界面监测及后端人机交互的核心部件,在疾病诊断、疾病治疗康复、运动监测等柔性人机接口应用场景中发挥着至关重要的作用。柔性电极因其穿戴便捷、可拉伸性好、皮肤界面稳定等优势,为生物电传感技术带来了革命性的变化。本文通过调整丝网印刷工艺,优选印刷压力、压印角和网距,有效降低了柔性电极的方阻,提升了丝网印刷质量和监测设备信号传输质量。

基于柔性电极和信号放大技术构建检测磷脂酶C的电化学传感器

磷脂酶C(PLC)是动植物中重要的脂质水解酶,在哺乳动物细胞的代谢、生长、炎症、分化、衰老和凋亡中起着重要作用,与许多癌症的发生、发展显著相关。蛋白质催化原子转移自由基聚合(PATRP)是高分子设计、制备的有效手段,可通过链式反应将数百个电活性单体连接成一个高相对分子质量的聚合物链,从而使分子识别信号大大增强。首先,在柔性碳布(CC)电极表面修饰纳米金(AuNPs),之后通过3-巯基丙酸、碳二亚胺盐酸盐和N-羟基丁二酰亚胺,将PLC的特异性底物磷脂酰乙醇胺(PE)固定在电极上,经过PLC对PE的特异性水解产生磷酸基团,引入Zr^(4+),通过Zr^(4+)的配位作用将聚合引发剂α-溴苯乙酸修饰到电极表面,最后在蛋白质催化作用下进行2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)的PATRP聚合反应,在电极表面引入电活性聚合物分子链,构建信号放大型电化学传感器P(TEMPO)/PE/AuNPs/CC,用于磷脂酶C的高灵敏度检测。结果表明,该传感器检测PLC的线性范围为10~1×10^(5)mU/L,检出限为3.568 mU/L(S/N=3)。与其他检测PLC的方法相比,该传感器具有较宽的检测范围和较低的检出限,且在检测实际乳腺癌细胞中的PLC方面有巨大的实际应用潜力。

Co_(3)O_(4)/C@GF柔性电极的制备及其电化学性能

采用电化学沉积法在PDA改性石墨毡柔性基底上生成纳米片阵列结构的Co(OH)_(2),并以此为生长模板进一步在2-甲基咪唑中生长ZIF-67,通过程序升温热处理后形成Co_(3)O_(4)多级分层结构,得到两种Co_(3)O_(4)/C@GF柔性电极材料。电化学性能研究表明,柔性电极ZIF-67→Co_(3)O_(4)/C@GF展示出比Co(OH)_(2)→Co_(3)O_(4)/C@GF更高的面积比电容和较低的电荷转移电阻及离子扩散电阻。这主要是因为多级分层结构有利于增加单位面积活性物质的载量,提高能量密度,同时增加了活性材料的比表面积,促进电解液的吸收和扩散,加速反应动力学。

碳纤维织物基MoS_(2)柔性电极的制备及其电化学性能

为了扩大二硫化钼(MoS_(2))较小的层间距尺寸,提高其在水系锌离子电池正极材料的存储性能,以高导电性碳纤维织物基MoS_(2)为柔性负载基底,使用碳酸氢铵和碳酸氢钠2种物相调节剂对MoS_(2)的合成过程进行调控,获得不同层间嵌入结构的MoS_(2)材料(MoS_(2)-NH4+和MoS_(2)-Na^(+)),并探究了嵌入离子类型对层间结构及锌离子存储特性的影响。测试结果表明:在反应中碳酸氢铵释放的NH_(4)^(+)离子(扩层尺寸0.39 nm)相比于碳酸氢钠释放的Na^(+)离子(扩层尺寸0.12 nm)具有更好的扩层效果。在电流密度为500 mA·g^(-1)下,MoS_(2)-NH4+电极循环300次后容量保持率高达97.39%,并且在后续柔性纤维状电池应用中表现出良好的工作特性。提出的具有高性能的MoS_(2)基柔性电极材料的制备方法,为锌离子电池柔性电极材料的结构优化设计开拓了新的思路。

RGO/CNTs/CNF柔性电极的制备及表征

本研究以纤维素纳米纤丝(CNF)为基底,氧化石墨烯(GO)、碳纳米管(CNTs)为活性物质,通过机械共混结合真空抽滤制备了GO/CNTs/CNF薄膜,经氢碘酸还原制得还原氧化石墨烯(RGO)/CNTs/CNF柔性电极材料(简称RCC电极),并探讨了GO含量对RCC电极电化学性能的影响。结果表明,CNF能良好地分散GO和CNTs,氢碘酸能够有效地将GO还原为RGO,且随着GO含量的增加,RCC电极的电化学性能更优。当GO含量为30%时,在1 A/g的电流密度下,RCC电极的质量比电容为129.7 F/g,经过1000次充放电循环测试后,电容保留率仍维持在96.15%左右。

离子聚合物-金属复合材料(IPMC)柔性电极的研究进展

离子聚合物-金属复合材料(IPMC)是一种电活性的智能软材料,由离子交换薄膜及其上下表面的柔性电极组成,其中柔性电极的优异性能对于提升IPMC的驱动和传感性能至关重要。目前专门针对IPMC传感的电极研究相对较少,而适用于IPMC驱动的电极一般也满足其传感的电极要求,因此本文从IPMC柔性电极的材料筛选、制备和柔性电极对驱动性能的提升策略方面综述了IPMC柔性电极的国内外研究进展。首先,简单概述了IPMC智能软材料的组成及其驱动、传感机理;其次,归纳整理了IPMC电极材料的种类和各类电极材料面临的问题,如金属电极易疲劳开裂且比电容较低的问题,导电聚合物电极的电导率较低等问题;最后,重点综述了改性柔性电极在提升IPMC驱动性能方面的研究进展并展望了其发展趋势,理想的IPMC柔性电极应兼具较高的电导率、较大的比电容和优异的稳定性特点,以期为IPMC智能软材料的开发和应用提供参考。

锂/钠离子电池用聚阴离子类柔性电极研究进展

锂/钠离子电池用聚阴离子类柔性电极,由于具有较好的柔韧和延展性、高工作电位和框架型稳定结构等优势被广泛关注。根据所含过渡金属元素的种类将聚阴离子类柔性电极进行分类,从电极的制备方法和储能性能2个角度,对该类电极的发展历程和技术思路进行综述。在柔性电极制备方面,主要讨论了化学气相沉积法、静电纺丝法、溶剂热法和溶胶-凝胶法,讨论了不同方法对电极机械性能的影响。在储能性能方面,分析了比容量、工作电压、倍率性能和循环寿命4个指标,归纳了不同制备方法对储能性能的影响。对于高能量密度和长循环寿命的需求,指出了聚阴离子类柔性电极研发过程中存在能量密度不高、电化学性能优化不足和不统一的柔性评估标准等问题。

一种基于黑磷/三氧化钼的柔性电极材料及其制备与应用

专利申请号:CN201910838541.4公开号:CN110690055A申请日:2019.09.05公开日:2020.01.14申请人:上海电力大学本发明涉及一种基于黑磷/三氧化钼的柔性电极材料及其制备与应用,柔性电极材料的制备方法包括以下步骤:(1)分别制备黑磷纳米片分散液及三氧化钼纳米带分散液;(2)将黑磷纳米片分散液与三氧化钼纳米带分散液混合均匀,后经抽滤、揭膜。

基于柔性电极结构的薄膜电容微压力传感器

基于柔性电极结构,本文设计、制作了薄膜电容微压力传感器,在阐述传感器工作原理的基础上,提出了两种设计思路,即基于柔性纳米薄膜的电容式微压力传感器和具有微结构的柔性电极薄膜电容式微压力传感器,并结合传感器的结构和柔性材料的加工特性,进一步提出了相应的力敏特性材料结构优化思路和加工流程,利用该流程得到了一种结构轻薄、工艺简单、高灵敏度的微压力传感器。经测试,本文制作的压力传感器的灵敏度能够达到218 f F/mm Hg,在智能穿戴和可植入压力检测等领域显示出较好的应用前景。

柔性电极电火花强化钛合金表面性能

采用旋转的柔性铜电极与钛合金表面在高频脉冲电源的作用下进行电火花表面强化,使空气中的氧等元素在放电形成的高温高压条件下与钛合金表面发生反应。结果表明:该试验条件下可以使钛合金表面硬度相对基体提高237%～399%;强化层厚度达到21～157μm;通过能谱分析(Energy dispersive spectrometer,EDS)及X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析表明,在钛合金表面生成了钛的氧化物等强化物质和钛与铜、锌等的合金;强化表面不存在明显的传统放电蚀除凹坑,但有明显机械刮磨涂覆痕迹,同时单脉冲放电能量被分散,使得表面粗糙度值的提高量较小且可控;在氢氟酸和硝酸混合溶液中,强化层具有较高的抗腐蚀能力,经过点面磨损测试表明,强化层表面耐磨性能相对于基体表面有显著提高。经强化,能够获得具有良好耐磨性、抗腐蚀性、表面良好的钛合金。

介电弹性体驱动器柔性电极技术发展动态

对介电弹性体柔性电极相关研究进行了总结和分析。柔性电极是介电弹性体发电或驱动材料的重要组成部分,其性能直接影响介电弹性体发电机的发电效率以及驱动器的驱动性能。目前,对柔性电极的研究处于起步阶段。本文基于介电弹性体材料的不同用途,分析了碳基电极、碳纳米管电极等几种典型的柔性电极材料的性能、制备工艺及方法。并针对其应用条件的不同,分析了电极材料的应用领域。经过研究分析发现,柔性电极材料需要具备柔性大、导电性高这两点特性,但是目前柔性电极在柔性与导电性上不能兼具,存在贴合度不足、导电性差等问题,需要对柔性电极的材料以及制备工艺进行更加深入的研究。

银纳米线柔性电极的制备及电化学方法测定水中微量铜离子

以聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)为柔性基底材料、银纳米线为导电层,制备了一种银纳米线柔性电极。此柔性电极具有良好的拉伸性和弯折性,可方便地改变电极的形状和大小。以其为工作电极,建立了方波溶出伏安法检测水中Cu^(2+)的方法。自制银纳米线柔性电极的微观表面均匀,平均电阻为1.03Ω,电化学性质优于商品金电极及商品银电极。考察了Bi3+浓度、支持电解质溶液及p H值、富集电位和富集时间对Cu^(2+)方波溶出伏安曲线峰电流的影响。结果表明,在Bi3+浓度为0.5 mg/L、0.1 mol/L酒石酸-酒石酸钠缓冲溶液(p H 4.8)为支持电解质、富集电位为0.6 V、富集时间为600 s的条件下,在-0.3~0.3 V范围内,Cu^(2+)的方波溶出伏安曲线峰形最尖锐,峰电流最高,检测最灵敏。在优化条件下,Cu^(2+)的线性检测范围为0.10~0.001 mg/L,检出限为9.27×10^(-5)mg/L。本方法检测Cu^(2+)速度快、灵敏度高、检测范围宽,可满足水样中Cu^(2+)的检测要求,同时为利用本方法检测水中的其它金属离子提供了参考和依据。自制银纳米线柔性电极具有良好的柔韧性以及生物相容性,在一些特殊场合的检测或即时检测中具有较大的应用潜力。

钛合金表面柔性电极电火花强化层的组织与性能

采用旋转的柔性铜电极在空气中对钛合金表面进行强化处理，并采用SEM、XRD、硬度计、表面粗糙度仪等对强化层进行了研究。结果表明：试验条件下，钛合金强化层由氧化物（TiO等）和金属间化合物（CuTi、Zn2TiO4、Cu4Tis等）组成，厚度达到13～110μm，且随电流密度的增大而增厚；强化层晶粒得到细化，甚至产生了纳米晶；表面硬度相对基体提高195％～266％，且表面硬度随放电能量密度的增大而提高；表面强化处理对钛合金表面粗糙度影响较小。

圆形质量块/柔性电极MEMS万向触发开关

针对现有MEMS惯性开关各向响应不一致和闭合时间短等问题,设计了一个采用周边弹簧支撑中心圆形质量块、柔性支撑固定电极结构形式的引信用MEMS万向触发开关。仿真结果表明,开关响应时间不大于300μs。由于采用圆形质量块,开关对0°～90°不同着角的冲击都能可靠响应;由于采用柔性电极,开关的闭合时间从小于10μs延长到30μs以上。

一种用于压电传感器的柔性电极的制备及其性能研究

以化学交联法制备的交联壳聚糖季铵盐为柔性基底,经微拉伸后在其上刷涂PEDOT:PSS导电液制备成柔性电极,再与自制的PVDF-TrFE/ZnO量子点复合压电薄膜贴合组装成全柔性压电传感器件。利用准静态d33测试仪对压电薄膜的压电应变常数d33进行测试,利用万能拉伸机、万用表测试柔性电极的力学性能和导电性能,利用激振器试验对压电传感器的输出性能进行测试。结果表明,交联壳聚糖季铵盐/PEDOT:PSS柔性电极的拉伸强度为3.3 MPa,断裂伸长率为762.3%;经微拉伸-刷涂法制备的柔性电极的电阻为1.68 kΩ;自制旋涂层数为二层的PVDF-TrFE/ZnO薄膜的d33压电常数为26.1 pC/N,与柔性电极组装成的全柔性压电传感器输出电压为4.46 V。

用于超级电容器的层状Co3O4/Ti纳米片柔性电极及其低电荷转移电阻（英文）

采用水热合成法,在Ti网上原位生长多孔层状Co3O4纳米片,并优化了电荷转移电阻。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产物的结构、形貌进行表征,及对电极的电化学性能进行测试。结果表明,材料是由排列良好的微米矩形二维薄片组成,且具有均匀的孔隙分布。这种独特的微纳米结构的超级电容器电极材料降低了电极的电荷转移电阻,增强了活性物质的结构稳定性,从而提高了电极的电化学性能,在电流密度为100 mA·g^-1时,电极循环1 000次后,电容保持率为91.8%,电荷转移电阻(Rct)为0.29 Ω。这些显著的超电容性能归因于合理的二维层状结构在柔性基底钛网上的生长及柔性Co3O4/Ti电极活性材料的高利用率。

高分子柔性电极的制备与保护能力测定

应用乙烯基共聚物加导电填料制备可任意改变形状的柔性电极，对电极的电阻进行了测定．并在几种溶液中，以柔性电极为辅助阳极，对碳钢进行外加电流的阴极保护。

基于MEMS工艺柔性电极制备与测试

针对柔性技术对柔性可拉伸电极的需求,提出一种在聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性衬底上制备具有周期为8μm"三角波"结构Ag薄膜电极的方法。采用MEMS工艺技术制作柔性电极模板,结合PDMS倒模、plasma表面修饰、磁控溅射金属Ag的方法,制备了可拉伸柔性电极。通过测量柔性电极的初始电阻值、阻值与柔性衬底拉伸形变量的关系以及柔性电极的拉伸极限,测试结果表明该方法实现了粘附性能好、初始阻值小、重复性可靠、电阻变化速率小、拉伸形变为65%的可拉伸柔性电极。同时该方法制备的柔性电极尺寸、周期等参数可控,应用领域得到延伸,可适应不同需求的柔性电极的制备。