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日本研究人员发明一种有机光伏自供电的柔性电子设备

来源:中国生物技术发展中心   浏览(177) 2018-10-12

柔性电子设备在可穿戴产品,尤其是监测心率、血压的可穿戴电子产品方面有重要作用。但目前可穿戴产品所使用的柔性电子设备几乎都需要依靠外部供能驱动,自供电和使用舒适是下一代柔性生物医学电子设备研发的重点。尽管之前已有的研究已经证实缠绕在物体上的柔性有机供能装置在长期使用中机械稳定性和热稳定性是可行的,但在机械变形和角度变化的情况下,此类供能装置表现出供电不稳定的现象,因此目前还没有制造出利用此类供能装置为电子设备功能的产品。9月27日,日本研究人员Kenjiro Fukuda、Keisuke Tajima和Takao Someya以共同通讯作者身份在《自然》(Nature)杂志上在线发表了题为“利用纳米光栅式有机光伏自供电的柔性电子设备”的短文,研发出了自供电柔性电子设备。


研究人员以聚对二甲苯作为基底,并在此基底上集成有机光伏(OPV)和有机电化学晶体管(OECT),制造出柔性电子设备。在有机光伏的制造上,研究人员引入了双光栅式结构,这种结构在机械形变时仍能保持纳米尺度上的双光栅结构,保证了机械形变下供电的稳定性。以氧化锌作为有机光伏的电子传输材料可以削弱入射光的反射,确保在不同角度的光照条件下有机光伏性能均能保持稳定。同时,有机电化学晶体管也具有柔韧性高、生物相容性佳、低电压下快速相应等优点。最后,研究人员利用小白鼠活体实验对有机光伏自供电柔性电子设备的性能进行了验证。活体实验表明,在LED灯光持续照射下,该设备可以实现对心脏心率信号的实时精准监测,监测效果优于之前的报道。


该工作为下一代自供电柔性电子设备提供了一个通用可行的平台,是近年来柔性电子设备的里程碑之作,为用于长期持续监测的可穿戴柔性设备的研发奠定了坚实的基础。

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