通过永久性植入式设备概念通过皮肤为电池充电

柔软而柔软的材料可以对生物电子植入物进行超声波充电，这可以帮助减少对外科治疗的需求。电子设备越来越多地用于解决严重和长期的健康问题，例如用于调节心跳的起搏器，释放胰岛素的电子泵以及可植入的助听器。这些组件的关键设计考虑因素旨在使尺寸和重量最小化，以使患者感到舒适，并确保该设备对身体无毒。

另一个绊脚石是如何为设备供电。电池可以使它们工作一段时间，但是更换电池需要进行侵入性手术。理想情况下，电源需要无线充电。

KAUST的材料科学家Husam Alshareef与医学影像专家Abaudulkader A. Alkenawi的研究小组进行了合作研究，揭示了一种使用柔软的生物相容性材料对电池进行远程充电的方法，该材料吸收通过的声波身体。

水凝胶是由长链交联的高分子分子制成的，可形成一个三维网络，可以容纳大量的水。这使水凝胶具有柔韧性和可拉伸的质地，但也意味着它们既是导电体又是生物相容性的，使其成为生物电子应用的理想选择。

代替多次注射，可以将药物输送微型设备植入皮肤下。可以使用团队的水凝胶对它进行远程充电。信用：KAUST

该研究的主要作者Kanghyuck Lee解释了该团队如何将聚乙烯醇与MXene(过渡金属碳化物，氮化物或碳氮化物)纳米片相结合。“就像将盐溶解在水中使之具有导电性一样，我们使用了MXene纳米薄片来制造水凝胶，” Lee说。“我们惊讶地发现所产生的材料可以在超声波的影响下产生电能。”

当施加的压力迫使水中的电子离子流填充水凝胶时，它们的水凝胶(称为M凝胶)会产生电流。当此压力是超声波产生的结果时，该效应称为流动振动势。

KAUST团队通过使用多种超声源(包括许多实验室中发现的超声头和医院中用于成像的超声探头)证明了这一概念。他们能够快速给埋在牛肉几厘米内的电子设备充电。

Alshareef说：“这是我们在传感和能源应用实验室中一直在开发的MXene水凝胶潜力巨大的另一个例子。”