長(zhǎng)期生物電位采集對(duì)各種疾病的早期檢測(cè)和及時(shí)治療具有重要意義。目前，標(biāo)準(zhǔn)的銀/氯化銀（Ag/AgCl）凝膠電極在長(zhǎng)時(shí)間佩戴時(shí)可能會(huì)引起皮膚刺激，且在不同個(gè)體上重復(fù)使用電極可能導(dǎo)致交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。為了和皮膚更好的貼合以獲得更高的信號(hào)質(zhì)量，超薄的薄膜電子器件常受到研究人員的青睞，但是其制備工藝大多較為復(fù)雜、操作難度高、且器件強(qiáng)度有限，難以實(shí)現(xiàn)大批量、低成本制備。除了超薄薄膜，液態(tài)金屬也因其優(yōu)異的可塑性以及與皮膚的無(wú)縫接觸而被廣泛用作生理電電極。但液態(tài)金屬基電極操作相對(duì)復(fù)雜，此外其生物相容性不確定，不適合長(zhǎng)期佩戴。因此，開(kāi)發(fā)自粘性、超穩(wěn)定耐用、低成本、與皮膚無(wú)縫接觸的電極以長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)生理電仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。
針對(duì)現(xiàn)有挑戰(zhàn)，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團(tuán)隊(duì)王學(xué)文教授課題組開(kāi)發(fā)了一系列具有穩(wěn)定貼附界面的智能電子膠帶用于在各種復(fù)雜環(huán)境下長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)各種生物電信號(hào)。通過(guò)有限元仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比，設(shè)計(jì)了具有最佳性能的二階蛇形圖案。并通過(guò)膠帶快速轉(zhuǎn)印的方式，實(shí)現(xiàn)了智能電子膠帶在不同柔性基底（PI、PU、PET、PP、PVA、PE等）上的大批量、低成本制備。智能電子膠帶表現(xiàn)出卓越的拉伸性（超過(guò)300%）、穩(wěn)定性（在100%應(yīng)變下電阻變化小于40%）、耐用性（超過(guò)45000次50%的拉伸/釋放循環(huán)實(shí)驗(yàn)）、透水性（150 g?m-2?day-1）和生物相容性。最終所制備的SET實(shí)現(xiàn)了在人體皮膚上的長(zhǎng)期、穩(wěn)定、安全貼敷（超過(guò)7天），智能電子膠帶的信噪比與標(biāo)準(zhǔn)Ag/AgCl凝膠電極基本一致，由于二階蛇形線(xiàn)的穩(wěn)定性使得智能電子膠帶在擠壓和拉伸狀態(tài)下仍能穩(wěn)定的采集生物電信號(hào)?？偟膩?lái)說(shuō)，智能電子膠帶為實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期和低成本的生物電勢(shì)采集開(kāi)辟了一條新途徑，為柔性電子技術(shù)在消費(fèi)電子、醫(yī)療設(shè)備和人機(jī)交互領(lǐng)域的推廣提供了重要支撐。
相關(guān)成果以“Disposable and flexible smart electronic tapes for long-term biopotential monitoring”為題發(fā)表在npj Flexible Electronics期刊。中航光電高久偉博士與北京理工大學(xué)胡明偉博士生為本文的共同第一作者，王學(xué)文教授與北京理工大學(xué)宋維濤教授為共同通訊作者。
近年來(lái)，課題組圍繞特種柔性感知材料與器件開(kāi)展研究，承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等各類(lèi)項(xiàng)目二十余項(xiàng)，已在Nat. Commun.、Sci. Adv.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.等國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇同行引用9400余次；獲授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利17項(xiàng)、美國(guó)專(zhuān)利1項(xiàng)。課題組秉持將“極綜合交叉學(xué)科賦能顛覆性創(chuàng)新”融入到人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的全過(guò)程，不斷探索“柔性電子學(xué)”人才培養(yǎng)新方法，不斷探究特種柔性感知在極端條件下的應(yīng)用邊界，不斷探尋柔性電子服務(wù)國(guó)家重大應(yīng)用的智勝之道。
文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41528-025-00380-0
（作者：高久偉 審核：王學(xué)文）
