中科院深圳先進院Adv. Mater. Interfaces：良好可控具有極強電化學性能的三維氧化銥/鉑納米復合材料

youyoucao 4年前 (2019-07-13) 3559瀏覽

引言：

近年來，隨著微型化、柔性化電子器件以及便攜式、可穿戴、可植入的迅猛發展，微型儲能器件的需求也越來越大。其中，微型化的電化學電容器（Electrochemical capacitors, ECs）可達到極高的儲能密度。神經電極作為典型的微型EC，廣泛應用于人造耳蝸、人造視網膜、神腦刺激器等神經假體，微米尺度的電極陣列可為給臨床提供更高的電刺激/記錄效率。然而，電極尺寸的大幅度縮小會造成極大的界面阻抗，使其電荷存儲和注入能力等性能嚴重下降，從而限制了其應用。目前，在不增加電極幾何尺寸的情況下，通過微電極表面修飾方法得到的鍍層均無法滿足低阻抗、高電荷存儲能力、高電荷注入能力以及長期穩定性的指標。

成果簡介：

近日，中國科學院深圳先進技術研究院吳天準研究員（通訊作者）及曾齊助理研究員（第一作者）等團隊成員在前期工作（Electrochimica Acta, 2017, 237, 152-159）的基礎上，成功研發出一種高性能、可控制備的三維氧化銥/鉑納米復合材料，用于修飾神經微電極（電極直徑：200微米）。深入探索了鉑納米結構的演變情況，同時得到的氧化銥納米顆粒可很好地附著于上述鉑納米結構上。使其電化學阻抗相比未修飾電極降低了94.52%，陰極電荷存儲能力增大了56倍多（比前期工作提高了1個數量級）。該復合材料修飾的電極在經過了1億多次的連續電脈沖刺激后，陰極電荷存儲能力依然維持在86%以上。此外，其電荷注入能力高達6.37 mC·cm^-2，遠領先于目前報導的鉑/銥神經電極修飾材料；在葡萄糖檢測方面也表現出優秀的特異性和靈敏度。該研究成果有效解決了現有的技術短板，可操作性強，能批量生產，對微電極表面修飾材料的開發和以人造視網膜為代表的神經電極刺激/記錄具有重要指導意義。相關研究成果“Well Controlled 3D Iridium Oxide/Platinum Nanocomposites with Greatly Enhanced Electrochemical Performances”已在線發表于材料界面的權威期刊Advanced Materials Interfaces上。

總結：

綜上所述，作者，報道了一種良好可控具有極強電化學性能的三維氧化銥/鉑納米復合材料，該材料具有優異穩定性（電脈沖刺激1億次）和電學性能。使用該材料修飾電極，作者有效改善了電極的刺激效率；其電荷注入能力遠領先于目前報導的鉑/銥神經電極修飾材料；在葡萄糖檢測方面也表現出優秀的特異性和靈敏度。該研究成果有效解決了現有的技術短板，可操作性強，能批量生產，對微電極表面修飾材料的開發和以人造視網膜為代表的神經電極刺激/記錄具有重要指導意義，有望廣泛應用于神經假體、高效刺激/記錄電極、生物傳感、能量存儲等領域。

上述研究得到了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、深圳市孔雀團隊等項目的資助。

文獻鏈接：Zeng, Q. et al. Well Controlled 3D Iridium Oxide/Platinum Nanocomposites with Greatly Enhanced Electrochemical Performances (Advanced Materials Interfaces, 2019, DOI: 10.1002/admi.201900356)

圖文導讀：