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2022-06-16 09:15 |
科学家开发海绵状太阳能电池
在一项新的研究中，芝加哥大学的科学家发现，小孔也可以改善技术，包括医疗设备。发表在《自然-材料》上的这篇论文描述了一种制造太阳能电池的全新方法：通过在顶层蚀刻孔使其成为多孔状态。 Xk(p:^ R
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这项创新可以构成一个侵入性较低的起搏器或类似医疗设备的基础。它可以与一个小型光源相配，以减少目前与当今起搏器一起植入的笨重电池尺寸。"海绵状"太阳能电池制作完成后的电子显微镜扫描图像显示了多孔层。芝加哥大学化学家Bozhi Tian实验室专门从事创造连接生物组织和人工材料的方法，例如调节大脑信号的导线和医疗植入物的表面。 =c ;. cW
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他们感兴趣的领域之一是制造可由光驱动的设备。我们最熟悉的是太阳能电池形式的这种技术，但它们也可以使用任何光源，包括人工光源。当在体内运行时，这种设备被称为光电化学电池，可以由植入体内的微小光纤供电。通常情况下，太阳能电池需要两层，这可以通过将硅与另一种材料（如金）结合起来，或者通过将不同种类的原子混合到每个硅层来实现。但芝加哥大学科学家发现，如果他们把一层做成多孔的，像海绵一样，就能用纯硅制造出太阳能电池。 [9C{ \t
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由此产生的柔软、灵活的电池可以小于5微米宽，这大约是一个红细胞的大小。然后，它可以与光纤配对，光纤可以做得像一缕人类头发一样薄，大大减少了植入物的整体尺寸，使其对身体更友好，不太可能引起副作用。与制造传统太阳能电池的方式相比，多孔电池有多种优势，在保持最终产品功效的同时，简化了生产过程。研究人员表示，你可以在几分钟内制造它们，而且这个过程不需要高温或有毒气体。 ROr|n]aJj
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然后，为了提高材料刺激心脏或神经细胞的能力，他们用氧等离子体处理，使表面层氧化。在这种情况下，氧化实际上有助于使硅材料具有亲水性，对水有吸引力，这将提高对生物组织的信号。最后，通过添加一个几原子厚的金属氧化物层，可以进一步提高设备的性能。因为所有的部件都可以被制成可生物降解的，所以科学家们可以想象该技术被用于短期的心脏治疗。
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