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        我科學(xué)家在瞬態(tài)可植入壓電材料領(lǐng)域獲里程碑式突破

        來(lái)源:科技日報 魏依晨 時(shí)間:2024-03-29 14:13:12

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        3月29日,南昌大學(xué)國際有序物質(zhì)科學(xué)研究院湯淵源教授與東南大學(xué)等機構科研人員合作,在《科學(xué)》上發(fā)表題為“具有大壓電響應的可生物降解鐵電分子晶體”的研究長(cháng)文,報道了“四兩撥千斤”實(shí)現分子晶體的壓電性飛躍。


        隨著(zhù)我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對醫療健康的需求也日益旺盛。在這樣的背景下,植入式壓電生物醫學(xué)器件的研究蓬勃發(fā)展,有望為人們帶來(lái)生活質(zhì)量的顯著(zhù)提升。


        目前,壓電應用的主流材料主要依賴(lài)于無(wú)機鐵電陶瓷和鐵電聚合物。然而,這些傳統材料存在一個(gè)顯著(zhù)問(wèn)題,即它們不可生物降解。這意味著(zhù),當這些材料制成的植入式電子器件應用于人體時(shí),需要進(jìn)行二次手術(shù)以移除它們,這無(wú)疑增加了患者的風(fēng)險與不便。



        相比之下,鐵電分子晶體以其獨特的優(yōu)勢脫穎而出。它們合成簡(jiǎn)便、易于溶液加工,同時(shí)具備輕量、良好的生物相容性和可調的物理性能。因此,鐵電分子晶體被視為植入式瞬態(tài)壓電器件的理想候選材料。然而,目前市場(chǎng)上可生物降解的鐵電分子晶體數量稀少,且其壓電性能不盡如人意。


        研究團隊開(kāi)發(fā)了一例鐵電分子晶體(HFPD),實(shí)現了小分子壓電性能的4倍提升,起到了“四兩撥千斤”的作用。HFPD晶體能夠輕松溶解于多種溶劑,特別是體液,這對于化合物在生物體內的降解過(guò)程極為有利。此外,該化合物還展現出了良好的生物安全性、生物相容性和生物降解性,這為其在生物醫療領(lǐng)域的應用提供了廣闊的前景。


        考慮到晶體的脆性和剛性,該團隊通過(guò)溶液蒸發(fā)法制備了一種柔性壓電復合薄膜?;谶@一壓電復合薄膜,團隊還成功組裝了一個(gè)可控的瞬態(tài)機電器件,并證實(shí)其具有良好的生物傳感性能。這一成果不僅為瞬態(tài)植入式電子醫療器件提供了有前途的候選材料,也為分子壓電材料在人體健康領(lǐng)域的應用開(kāi)辟了新的重要出口。


        該研究成果被《科學(xué)》重點(diǎn)評述指出,在鐵電分子晶體中實(shí)現如此優(yōu)異的壓電性能是壓電材料發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。


        (南昌大學(xué)供圖)



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