一种由薄纱蚕丝薄膜制成的柔性电池可以为电子设备供电，然后在预设天数后熔化消失（ACS Energy Lett. 2017，DOI： 10.1021/acsenergylett.7b00012）。这种可生物降解电池产生足够高的电压，可以为临时医疗植入物供电，这些植入物旨在在完成工作后几周内在体内无害地溶解。
科学家们在医疗传感器和设备方面取得了快速进展，这些传感器和设备可以传输图像、刺激伤口愈合或在降解前短暂地输送药物。这些设备的大多数原型都由外部电源供电，因此只能放置在皮肤表面。为了在体内更深处工作，这些设备将需要一个板载电源。
可溶解电池是理想的解决方案。研究人员以前曾使用天然、生物相容性材料制造电极和电解质。一个团队用皮肤色素黑色素制造电极，而其他团队则使用镁或铁的薄箔。电解质通常是各种盐的水溶液，但液体电解质可能会泄漏并降解电池电极，而且它们使电池相对笨重。
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在可降解电池方面，卧龙岗大学的Caiyun Wang和Gordon G. Wallace及其同事用蚕丝制成了电极和固体电解质。Wang说，固体电解质使电池更薄、更平、更灵活和更坚固。蚕丝是医疗电子产品的理想选择，因为它可以制成薄膜，具有生物相容性，并且足够坚固，可以在电子电路中工作。
研究人员通过首先将从蚕茧中提取的纤维状蚕丝蛋白丝素溶解在水中，制成了构成新型电池的薄膜。他们将溶液铺在模具中，并在水蒸发后剥离超薄蚕丝薄膜。
为了制造电解质，他们将离子液体硝酸胆碱（一种熔融盐，非常擅长传导离子）添加到蚕丝丝素溶液中，从而将蚕丝膜片注入离子液体。为了制造电极，他们在蚕丝薄膜上沉积生物相容性镁合金以形成阳极，并在另一片上沉积金以形成阴极。
他们通过将电解质夹在两个电极薄膜之间，并用粘性的非晶蚕丝薄膜将未涂层的边缘融合在一起，组装了电池。
邮票大小、170微米厚的器件产生了0.87 V的电压和8.7 µW/cm2的功率密度，这足以驱动可植入的医疗传感器。当放置在盐缓冲溶液中时，电池显示出约一小时的稳定电压，之后阳极开始分解。当研究人员在阳极顶部添加额外的蚕丝薄膜时，电压保持稳定了近两个小时。先前报道的可生物降解电池已持续约15分钟。
该器件在溶液中45天后几乎完全分解，留下惰性金纳米颗粒，这些颗粒将被身体清除。Wallace说，通过调整封装电池的蚕丝层的特性，他们可以定制电池可预测地产生功率的时间长短以及溶解速度。
卡内基梅隆大学的Christopher J. Bettinger说，蚕丝离子液体电解质提高了镁基可分解电池的性能。“这些电池可以在相对较长的时间内保持相当高的电压，”他说。他表示，对于医疗应用，考虑离子液体的毒性非常重要，但这“也可能是一种用于其他用途的可堆肥电池”。
本文经 Chemical & Engineering News （© 美国化学学会）许可转载。本文于2017年4月12日首次发表。