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  可穿戴表皮生物電極因其能夠非侵入地監(jiān)測人體動作（如關(guān)節(jié)動作、脈搏等）和生物電信號（如肌電信號、心電信號、腦電信號），而在運動傳感、健康管理和人機交互領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。為了適應(yīng)日常生活和惡劣環(huán)境中的實際應(yīng)用，可穿戴表皮電極必須同時具備良好的穿戴舒適性、優(yōu)異的生理信號檢測性能，以及對外界惡劣環(huán)境（汗液、污漬、腐蝕性液體等）的良好耐受性。傳統(tǒng)的金屬和凝膠電極因其柔韌性或透氣性較差，難以滿足表皮電極對耐形變能力、透氣/透濕性、耐候性的需求。

  鑒于此，江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院的劉天西教授、黃云鵬副教授課題組與英國倫敦大學(xué)學(xué)院（University College London）的Ivan P. Parkin教授合作，以高彈性、低楊氏模量、透氣透濕的靜電紡SEBS彈性體織物為基材，將廉價、高導(dǎo)電性的炭黑/碳納米管（CB/CNT）雜化導(dǎo)電材料負載于彈性基體以構(gòu)筑0D-1D雜化導(dǎo)電層，接著將全氟辛基三乙氧基硅烷改性的 TiO₂ 納米顆粒 (PFOTES-TiO₂ NPs)負載于導(dǎo)電層表面，成功地構(gòu)筑了一種超可拉伸、具備優(yōu)異健康監(jiān)測性能和出色自清潔能力的織物基表皮電極。彈性體纖維上自適應(yīng)、耐形變的CB/CNT雜化導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)可以在大拉伸下（>1000%）維持穩(wěn)定的導(dǎo)電通路，而具有微納結(jié)構(gòu)和低表面能的外層 PFOTES-TiO₂ NPs能夠為導(dǎo)電織物提供超疏水表面。

圖1 自清潔、超可拉伸織物基表皮電極的設(shè)計示意圖

圖2所制備的織物基表皮電極的力學(xué)性能表征

圖3超疏水表皮電極的自清潔性能測試

圖4表皮電極的人體動作檢測性能測試

圖5表皮電極的ECG和EMG監(jiān)測性能測試

  因此，這項研究為開發(fā)高性能、可舒適穿戴的表皮電子器件提供了新途徑。該工作近日以題為“Ultra-Stretchable and Superhydrophobic Textile-Based Bioelectrodes for Robust Self-Cleaning and Personal Health Monitoring”的研究論文發(fā)表于Nano Energy。論文第一作者為江南大學(xué)化工學(xué)院2020級博士研究生董建成。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107160