الإلكترودات السليلوزية: دفع الابتكار في مختلف الصناعات باستخدام مواد موصلة طبيعية
الإلكترودات السليلوزية - المصنوعة من أكثر بوليمر وفرة في الطبيعة - تُحدث ثورة في طريقة تخزين الطاقة والتشخيص الطبي ومراقبة البيئة وتصميم التقنيات المستدامة. وعلى عكس الإلكترودات التقليدية، فإن هذه المنصات القابلة للتحلل والمرنة تعتمد على البنية النانوية الفريدة للسليلوز لتحقيق أداء كان يُعتقد أنه مستحيل من قبل. وإليكم بعض التحولات التي تُسهم في تمكينها:
⚡ 1. تخزين الطاقة: المكثفات الفائقة والبطاريات
توفر الإليكترودات السليلوزية بنية داعمة مثالية لتخزين الطاقة المرنة عالي الأداء:
مكثفات فائقة مرنة: تُستخدم ألياف نانوية سليلوزية مشتقة من الخيزران كركيزة خفيفة الوزن لشبكات أنابيب نانوية كربونية/أسلاك نانوية فضية، حيث تحقق سعة سطحية تبلغ 77.95 ملي فاراد/سم² بمعدل شحن 30 ملي فولت/ثانية. وتمكن هشاشتها في الانحناء من استخدامها كمصادر طاقة قابلة للارتداء.
بطاريات هيكلية: تجمع بين قوة ميكانيكية (24 ميغاباسكال مقاومة الشد) وموصلية أيونية، مثل Cellyte، وتصلح لاستخدامها في مكونات هيكلية للمركبات الكهربائية، حيث تحقق أكثر من 1200 ساعة من عمر الخدمة ومعدل احتفاظ بالسعة يبلغ 91.5% عند استخدامها كمواد رابطة في بطاريات أيون الزنك.
أقطاب كربونية مشتقة: تُحوَّل السليلوز البكتيري (BC) المحترق إلى ألياف نانوية كربونية مسامية لتصنيع أقطاب بطاريات/سوبركاباسيتور خفيفة للغاية وموصلة.
🧪 2. التشخيص الطبي والكشف الحيوي
تتيح توافقية السليلوز الحيوية تطوير أدوات طبية دقيقة:
مراقبة الأدوية: تُظهر أقطاب المعجون الكربوني المُعدَّل بمسحوق السليلوز حساسية أعلى بنسبة 30% لكشف الباراسيتامول مقارنة بالأقطاب غير المُعدَّلة، مما يمكّن من تحليل دقيق لأقراص الدواء (معدل استعادة 100%).
الفحص السريري: تفصل أغشية خلات السيلولوز بين بروتينات المصل بواسطة التحليل الكهربائي، وهي طريقة طبية قياسية لتشخيص أمراض الكبد والكلى.
أجهزة استشعار قابلة للزرع: تتتبع إلكترودات الذهب النانوي السيلولوزية الشفافة مؤشرات حيوية مثل بيروكسيد الهيدروجين، وهي مناسبة لمراقبة الالتهابات.
🌿 3. أجهزة الاستشعار البيئية القابلة للارتداء
من مراقبة التلوث إلى الأقمشة الذكية:
كشف السموم: تحدد إلكترودات السيلولوز من قشر القهوة الملوثات في المياه باستخدام الفولتامترية، وتحقق حساسية على مستوى الجزء في المليون من خلال تحسين درجة التماسك المائي.
أجهزة مراقبة الصحة القابلة للارتداء: تعمل هلاميات السيلولوز الأيونية كأجهزة استشعار ذاتية التغذية في الساعات الذكية أو الجلد الإلكتروني، وتحول درجة حرارة الجسم إلى إشارات كهربائية لمراقبة الصحة في الوقت الفعلي.
EN
