精品国产精品久久一区免费式,精品一区二区三区亚洲 ,日本不卡视频在线

過程工程所白碩研究員團隊 AM：開發具有運動不敏感特性和機械魯棒性的雙連續相導電水凝膠電極-為可穿戴生物電子設備帶來突破性進步

2024-12-18 來源：高分子科技

高質量的神經信號對于疾病診斷與治療、腦機接口、航空航天等領域具有極其重要的應用價值。然而，從人體表面獲取高質量的神經信號是一項極具挑戰性的工作。因為出汗、劇烈運動等人體活動可能導致采集電極與皮膚接觸不良和形變等，從而產生運動偽影，降低信號質量。因此，開發一種集導電性、粘附性、形變不敏感以及優異機械性能于一身的多功能水凝膠，成為構建神經電極的研究熱點之一。但要在單一水凝膠體系中同時實現卓越的導電性和機械強度，仍然是一個重大挑戰，這主要是因為導電聚合物的疏水性質與水凝膠的親水特性之間存在天然的沖突。

圖1. 一步酸誘導法制備雙連續相導電凝膠。

為解決上述問題，由中國科學院過程工程研究所白碩研究員課題組和清華大學張沕琳教授課題組聯合開發了一種新型的雙連續相導電水凝膠電極。這種水凝膠電極以其卓越的電導率和機械性能，以及對運動不敏感的特性，有望在生物電子領域帶來重大突破。本研究提出了一種簡潔高效的一步酸誘導策略，該策略不僅加速了親水性聚合物的凝膠化過程，還促進了疏水性導電聚合物在溫和環境下的原位相分離，形成一種特殊的雙連續相結構，賦予了水凝膠卓越的電學特性（電導率達到906 mS cm^?1）和優異的機械性能（斷裂應變高達1103%）。此外，這種水凝膠構建了強健的滲透網絡，得益于其熵彈性，在承受機械應力時能維持結構的穩定，展現出卓越的應變不敏感性、低機械滯后和高彈性（達到95%）。另外，由這種導電水凝膠制成的電極在與皮膚接觸時，展現出穩定且極低的界面接觸阻抗（在1-100 Hz頻率范圍內為1-6千歐姆）以及顯著較低的噪聲功率（4.9 μV2）。這種水凝膠的運動不敏感特性和機械魯棒性將使得生物信號的高效可靠檢測成為可能。

2024年12月16日，該工作以“Acid-Induced in Situ Phase Separation and Percolation for Constructing Bi-Continuous Phase Hydrogel Electrodes With Motion-Insensitive Property”為題發表在《Advanced Materials》上（Adv. Mater. 2024, 2415445. DOI: 10.1002/adma.202415445）。博士生韓青權為論文第一作者，清華大學博士生高希剛、張超為論文共同第一作者，白碩研究員、王安河副研究員和張沕琳副教授為共同通訊作者。該研究得到了中國科學學院戰略先導計劃(Grant No. XDB0520300)、國家自然科學基金(Grant No 22277121、 22072155、22307117、 62227801)和北京市自然科學基金(. 7212206)的資助。

圖2. 基于酸誘導形成的水凝膠電極應用于人體劇烈運動信號檢測。

該工作是團隊近期關于設計、制備多功能水凝膠并應有構建神經電極的最新進展之一。在過去幾年中，團隊采用自由基氧化降解策略制備了仿貽貝聚多巴胺納米顆粒，用于同步增強水凝膠體系的導電性和粘附性，并應用到注意力水平分析中，首次實現了注意力水平7分類任務的精準預測（Adv. Mater. 2023, 35, 2209606）。此外，團隊開發了一種新型液/液界面超微離電可植入器件，首次實現了對非電化學活性抑制性神經信號的腦內實時動態監測（Sci. Adv. DOI:10.1126/sciadv.adr7218）。以多功能水凝膠構建的傳感器可以精確且長期的檢測人體運動信號, 為可穿戴電子設備的廣闊應用帶來了新策略和突破性進展（Matter 2022, 5, 3643., ACS Appl. Bio Mater. 2021, 4, 6148., Bio-Des. Manuf.. 2019, 2, 269., Bio-Des. Manuf. 2022, 5, 153.）。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202415445

版權與免責聲明：本網頁的內容由中國聚合物網收集互聯網上發布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯系我們及時修改或刪除。郵箱：info@polymer.cn。未經本網同意不得全文轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。

（責任編輯：xu）

【大中小】【打印】【關閉】

誠邀關注高分子科技

更多>>最新資訊

更多>>科教新聞

国产精品igao视频网网址不卡日韩,亚洲综合在线电影,亚洲婷婷丁香,黄色在线网站噜噜噜

誠邀關注高分子科技