植入式微電子設(shè)備的新型材料

●創(chuàng)新點(diǎn)

對(duì)可植入式微電子設(shè)備來說，提高與生物組織器官在力學(xué)和電學(xué)性能方面的匹配度，可有效降低免疫反應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)生理電信號(hào)的可調(diào)性。然而，由于受到缺少合適材料的限制，植入式微電子的設(shè)計(jì)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)學(xué)院凌盛杰課題組基于海藻酸鈣纖維（AHIF）的離子導(dǎo)體材料，成功制備出具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的海藻酸鈣纖維，并實(shí)現(xiàn)了其力學(xué)、電學(xué)性能的靈活可調(diào)性，以匹配不同的生物應(yīng)用場(chǎng)景。

●方法和結(jié)果

在AHIF 濕法紡絲過程中，研究人員同時(shí)采用了離子螯合和機(jī)械訓(xùn)練技術(shù)，由此制得的AHIF 保留了高取向分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并具有穩(wěn)定的分子網(wǎng)絡(luò)取向與宏觀取向的多級(jí)微纖結(jié)構(gòu)，使其力學(xué)性能得到了顯著提升。接著，通過計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)，研究人員系統(tǒng)地驗(yàn)證了機(jī)械訓(xùn)練誘導(dǎo)下AHIF 的硬化、強(qiáng)化和增韌效果及機(jī)制，并成功實(shí)現(xiàn)了在0.1 ～5.0 MPa 范圍內(nèi)對(duì)海藻酸鈣水凝膠模量的調(diào)控。同時(shí)，研究人員還借助生物相容性和降解性實(shí)驗(yàn)，證明了AHIF 具有良好的生物安全性。此外，基于由AHIF 內(nèi)部鈣離子和水所帶來的優(yōu)異的離子導(dǎo)電性，研究人員進(jìn)一步設(shè)計(jì)了一種非接觸式的電信號(hào)發(fā)生器模型，通過機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)AHIF激發(fā)的信號(hào)進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)AHIF 狀態(tài)的準(zhǔn)確判定。

應(yīng)用前景

由于AHIF 在力學(xué)和電學(xué)方面的靈活性能，以及在生物應(yīng)用領(lǐng)域的安全性，其在植入式微電子領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。此外，該研究中的非接觸式電信號(hào)發(fā)生器模型有助于監(jiān)測(cè)植入的AHIF 器件在生物體內(nèi)的情況，在生物傳感器、人機(jī)交互等領(lǐng)域也具有一定的發(fā)展?jié)摿Α?/p>