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北京師范大學劉楠教授團隊 AFM：生物可降解離電皮膚助力瞬態電子

2023-08-24 來源：高分子科技

可穿戴電子產品對人類社會的娛樂、醫療保健和人機交互等許多領域都產生了巨大的影響。然而，這些電子產品大多是由不可降解的無機或有機材料制成，不可避免地加劇了電子垃圾的產生。據報道，截止2019年電子垃圾的產量約為5360萬噸，預計到2030年將達到7470萬噸。為了緩解由電子垃圾引起的垃圾填埋和環境問題，瞬態電子(或可生物降解電子)，其主要特征是能夠在生理和環境介質中溶解或生物降解，是減少電子垃圾產生的關鍵技術。

近期，北京師范大學化學學院劉楠教授團隊開發了一種高性能離電皮膚，具有高離子電導率，良好的皮膚順應性和完全的生物降解性。因此，它能夠準確地檢測電生理信號，并大大減少了電子垃圾的產生。此外，它可以記錄和刺激牛蛙坐骨神經上的神經電信號，并在3天內完全降解，無需額外的手術去除電極。相關工作以“A fully biodegradable and biocompatible ionotronic skin for transient electronics”為題發表在《Advanced Functional Materials》上。該離電皮膚由雙網絡離子凝聚構成，其中一層網絡由具有優異生物兼容性、生物可降解性、抗菌性等特性的羧化殼聚糖（CCS）通過氫鍵相互作用構成，其本身還是一種聚電解質，可以提供良好的離子導電性。另一層網絡由兩性離子結構的磺酸基甜菜堿（SBMA）聚合后通過靜電相互吸引構成，其主鏈上豐富的陰陽離子可以通過離子偶極和陽離子-π等作用與不同界面形成粘附。最后，丙三醇（Gly）和水提供了豐富的氫鍵結合位點，進一步提高整個網絡的交聯，使體系中的水不易揮發和凝結，提高了整體電極材料的耐用性（圖一）。