宾汉顿大学研发活性金属复合材料 推动生物电子学新进展
2025-11-06 14:07
来源:宾汉顿大学
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电子器件正经历从僵硬系统向自适应平台的转变,宾汉顿大学研究人员正研发嵌入细菌内生孢子的“活性金属”复合材料,为电子与生物系统动态通信集成开辟新路径。Seokheun “Sean” Choi教授团队在《先进功能材料》杂志发表研究成果,揭示液态活性金属复合材料在生物电子学领域的潜在突破。

1 / 1液态金属暴露于空气或水环境中会发生氧化,从而阻碍电流通过。宾汉顿大学开发的一种新型“活性金属”复合材料(图中为纳米尺度图像)含有细菌内生孢子,似乎可以缓解这一问题。

传统生物电子项目多采用导电聚合物材料,但液态金属集成面临挑战。其疏水性阻碍与电子基底粘附,暴露易形成氧化层,限制电子流动并破坏系统间通信。崔教授指出,聚合物导电性不及金属,且生物电子器件常部署于恶劣环境,需具备自愈能力。产电细菌成为关键,他将液态金属与枯草芽孢杆菌休眠内生孢子结合,开发出新型复合材料。

“孢子表面化学官能团与液态金属氧化物层相互作用,产生强大吸引力,破坏氧化物层,恢复金属导电性。”崔教授解释道。这种复合材料易于被纸张等基材吸收,保持金属优良性能,孢子萌发后导电性增强。更重要的是,材料展现出自愈能力,破损时能自主填补缺口,为电路损坏难以更换的情况提供解决方案。

目前,该材料需进一步实验以控制内生孢子活化,评估长期稳定性。未来,此类材料有望使可穿戴或植入式设备安全直接连接人体组织,解决电子与生物系统通信错误问题。“产电细菌能无缝整合到活体电极中,连接两个系统。”崔教授说道。

更多信息: Maryam Rezaie 等人,《嵌入电生成内生孢子的活性液态金属复合材料用于下一代生物电子学》,《先进功能材料》(2025)。期刊信息: 先进功能材料

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