免煩惱電池電量,植入式醫療設備也能無線充電

作者 | 發布日期 2020 年 03 月 10 日 17:39 | 分類 能源科技 , 醫療科技 , 電池 follow us in feedly


因應各種醫療需求,近年來植入式電子設備發展迅速,但是在追求更小、更柔軟與生物兼容設備的同時,也要考量到電池大小與壽命,使得設備頗受限制,不過現在沙烏地阿拉伯科學家決定讓植入式電子設備也能無線充電,未來或許不用再透過手術更換電池。

對於心臟起搏器、心律調節器、血糖偵測器等植入式醫療設備來說,尺寸愈小對人體的負擔也就愈低,電池電量也是重要考量,科學家無不希望能將電池壽命延長再延長,以降低手術更換電池的頻率,更有甚者,想研發出自供電電子設備,像是將心跳動能轉換成電力、又或是史丹佛大學的脈搏充電。

而沙烏地阿拉伯阿布都拉國王科技大學(KAUST)這次想帶來超音波無線充電,用超音波幫皮膚底下的電子設備遠程充電。

在該團隊的構想中,水膠(Hydrogels)是主要的概念重點。其中水膠應用範圍非常廣泛,它是種親水性高分子,可形成三維網路結構並儲存大量的水,具有柔韌、拉伸特性,也是個優良的導電體,且生物相容性也相當高,因此除了出現在尿布、衛生棉等一次性衛生用品,於醫療面也會用在燒燙傷敷料、藥物傳輸載體、隱型眼鏡等。

而團隊的水膠是由聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)與 MXene 製成。而 MXene 常見於電池材料,是由過渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物構成,結構跟另一神奇材料石墨烯非常相像,也擁有豐富的物理與化學性質,在電池、光電等領域的應用潛力都不錯。

該研究主要作者 Kanghyuck Lee 表示,就像鹽水具有導電性一樣,我們用 MXene 奈米薄膜製造出全新的水膠,同時還發現,這種材料接收超音波時會發電。當水膠中的帶電離子因為超音波的壓力而流動時,水膠就會產生電流,這也被稱為流動振動電位(streaming vibration potential)。

團隊透過實驗室與醫院常見的超音波探頭證明此概念,成功幫埋在牛肉中的電子設備充電,而團隊除了進行超音波遠端充電,KAUST 材料科學家 Husam Alshareef 表示,MXene 水膠的應用潛力還包括感測與能源應用。

目前研究已發表在《ACS Nano》。

(首圖來源:KAUST)