




⭐核心技术:静电纺丝构建多功能分层结构
该器件的成功,核心在于通过静电纺丝技术构建了一个多层复合结构:
•底层导电纤维膜:以高弹性的SBS纤维膜为基底,通过模板印刷将液态金属(LM)-聚乙烯醇(PVA)复合墨水嵌入其多孔结构中,形成导电网络。
•顶层辐射冷却层:选用具有优异光学特性的PVDF共聚物纤维膜,作为被动辐射冷却(PRC)层,能高效反射太阳光并辐射热量。
⭐关键创新:高粘附界面实现稳定热管理
研究团队通过引入富含羟基的PVA,在LM颗粒与纤维基体间形成了丰富的动态氢键。这一设计使得PRC层与底层导电纤维膜之间的粘附能高达71.2 J m⁻²。
•效果验证:在高粘附状态下,器件在2.0 V电压工作下,得益于有效的热传导与辐射,其表面温度比无PRC层的器件降低了17.1°C。
•稳定性:即使被拉伸到100% 的应变,由于牢固的界面结合,冷却性能依然稳定,PRC层与底层仍无缝连接。
⭐卓越性能:兼顾舒适与生物安全
该生物电子器件展现出全面的实用性能:
•高导电性:导电率达1661.7 S cm⁻¹,并在1000次100%拉伸循环后仍保持稳定。
•生物相容性与抗菌性:细胞毒性试验显示细胞存活率接近100%。同时,PRC层的疏水特性有效防止了细菌粘附。
•穿戴舒适性:纤维网络结构赋予了器件良好的透气性(111.4 mm s⁻¹)与透湿性(4102.5 g m⁻² day⁻¹)。
⭐应用验证:有效加速伤口愈合
作为概念验证,该器件被制成用于伤口管理的电子贴片。在小鼠模型实验中,在模拟日光照射下,使用该器件(高粘附界面并施加电刺激)的实验组,在第6天的伤口愈合率高达86.7%,显著优于其他对照组。组织学分析也显示其能促进更好的组织再生与胶原蛋白沉积。
⭐总结
这项研究通过精巧的静电纺丝材料设计与界面工程,成功将液态金属的高导电性、可拉伸性与辐射冷却技术的零能耗热管理能力相结合,制造出了一款性能卓越的智能伤口管理电子贴片。它不仅为可穿戴电子设备的热管理问题提供了新思路,也展现了静电纺丝技术在生物医学工程领域的巨大应用潜力。
#静电纺丝 #佛山微迈科技有限公司 #智能材料 #可穿戴设备 #科研设备 #生物电子 #伤口愈合 #液态金属 #热管理 #材料科学
该器件的成功,核心在于通过静电纺丝技术构建了一个多层复合结构:
•底层导电纤维膜:以高弹性的SBS纤维膜为基底,通过模板印刷将液态金属(LM)-聚乙烯醇(PVA)复合墨水嵌入其多孔结构中,形成导电网络。
•顶层辐射冷却层:选用具有优异光学特性的PVDF共聚物纤维膜,作为被动辐射冷却(PRC)层,能高效反射太阳光并辐射热量。
⭐关键创新:高粘附界面实现稳定热管理
研究团队通过引入富含羟基的PVA,在LM颗粒与纤维基体间形成了丰富的动态氢键。这一设计使得PRC层与底层导电纤维膜之间的粘附能高达71.2 J m⁻²。
•效果验证:在高粘附状态下,器件在2.0 V电压工作下,得益于有效的热传导与辐射,其表面温度比无PRC层的器件降低了17.1°C。
•稳定性:即使被拉伸到100% 的应变,由于牢固的界面结合,冷却性能依然稳定,PRC层与底层仍无缝连接。
⭐卓越性能:兼顾舒适与生物安全
该生物电子器件展现出全面的实用性能:
•高导电性:导电率达1661.7 S cm⁻¹,并在1000次100%拉伸循环后仍保持稳定。
•生物相容性与抗菌性:细胞毒性试验显示细胞存活率接近100%。同时,PRC层的疏水特性有效防止了细菌粘附。
•穿戴舒适性:纤维网络结构赋予了器件良好的透气性(111.4 mm s⁻¹)与透湿性(4102.5 g m⁻² day⁻¹)。
⭐应用验证:有效加速伤口愈合
作为概念验证,该器件被制成用于伤口管理的电子贴片。在小鼠模型实验中,在模拟日光照射下,使用该器件(高粘附界面并施加电刺激)的实验组,在第6天的伤口愈合率高达86.7%,显著优于其他对照组。组织学分析也显示其能促进更好的组织再生与胶原蛋白沉积。
⭐总结
这项研究通过精巧的静电纺丝材料设计与界面工程,成功将液态金属的高导电性、可拉伸性与辐射冷却技术的零能耗热管理能力相结合,制造出了一款性能卓越的智能伤口管理电子贴片。它不仅为可穿戴电子设备的热管理问题提供了新思路,也展现了静电纺丝技术在生物医学工程领域的巨大应用潜力。
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