自然界中，生物適應環境才能生存。在漫長的進化過程中,生物為了生存、自衛、競爭和發展的需要,逐漸形成了許多優異的結構和特殊功能,值得人們在各種研究中很好地借鑒。如蒼耳的果實“蒼耳子”表面有許多鉤刺，當動物經過時可以鉤掛在動物的毛皮上，有利于果實和種子傳播到遠方，擴大了蒼耳的分布范圍，幫助植物種子和果實的搬家和遷移。
圖1 利用疊層模板法制備微結構電極示意圖。
長期可穿戴健康監測系統（LWHMs）是降低慢性心血管疾病患者死亡率的有效方法，其中與人體皮膚接觸的表面生物電極是可穿戴健康監測系統的關鍵方面，但是在動態條件下，電極和皮膚之間的壓力波動和相對位移會產生動態噪聲，這會對人體生物電信號的信息收集、識別和解釋產生負面影響，該問題限制了可穿戴健康監測系統的應用和推廣。為了解決這些問題，劉皓教授團隊提出了一種“疊層模板”法，該方法成本低、工藝簡單，可大面積制備微結構電極，利用該方法制備的仿“蒼耳子”Ag/AgCl-TPU微結構電極具有高摩擦系數、高抗頭發干擾性能以及低動態噪聲。
圖2 仿“蒼耳子”電極的動摩擦性能、電性能、抗毛發干擾性能
圖3 利用仿“蒼耳子”電極采集的心電圖
仿“蒼耳子”結構可以增大電極與皮膚間的摩擦系數，因此在動態采集中具有一定優勢，為了驗證電極在動態測試中的穩定性，劉皓教授團隊利用自研的“生物電電極評價系統”，在有源測量和無源測量模式下，對電極的電極阻抗、靜態開路電位（SOCP）、動態開路電位（DOCP）進行了全面測試。該工作有效地解決了與動態噪聲相關的問題，使其成為智能服裝中獲得長期生物電信號的理想候選者。
圖4 利用“生物電電極評價系統”對電極進行測試的結果
相關工作以“Fructus Xanthii-Inspired Low Dynamic Noise Dry Bioelectrodes for Surface Monitoring of ECG”為題發表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上（DOI: 10.1021/acsami.1c22303）， 文章第一作者為博士研究生牛鑫，通訊作者為劉皓教授、何崟副教授。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.1c22303
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