港大研發水凝膠電能轉換器 適用人體

心臟起搏器這種類在身體內持續進行治療及監測的微型生物醫器件的運作，需要可靠電源，收集人體的機械運動再把動能轉化為電能是一個可行方案。港大研究團隊開發了一種新型基於水凝膠的高性能機電能量轉換器，為微型生物醫學設備的供電問題，提供可靠的解決方案。

團隊由港大工程學院機械工程系徐立之教授領導，他們利用夾在兩個電極之間的離子負載水凝膠來構建微型發電器。徐立之指出，水凝膠是良好的人體適形裝置結構，因為它們柔軟、有彈性，而且可以模仿生物組織的特性進行設計。它們具有高度的生物相容性，能夠符合人體中各種組織的形狀。

徐教授解釋，他們開發的水凝膠微型發電器，關鍵在於利用結構和化學不對稱來放大離子負載水凝膠中的電荷分離，這種設計令水凝膠發電機的電力輸出增強幾個數量級，他說「這對小型化生物醫學設備的供電非常重要」。

在對該裝置施加機械壓縮的情況下，水凝膠中帶正電荷的離子和帶負電荷的離子會以不同的速度移動。電荷的分離將產生電壓和電流。

而裝置的不對稱設計提高了電力輸出，並達到每周期 5.5mA/m2 和 916 mC/m2 的超高水平，比摩擦納米發電機或其它柔性發電機等提高約10倍。

團隊初步展示把水凝膠微型發電器應用於一種可控藥物釋放的柔性貼片。徐教授指出，新技術可進一步應用於心臟起搏器、穿戴式健康監測儀、VR/AR界面等許多其它生物醫學設備。

研究結果已在《自然-通訊》（Nature Communications）刊登。◇

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