化学学院刘楠教授课题组在《Advanced Functional Materials》发文设计制备了可用于长期电生理信号监测的高电导率离子皮肤

近日，北京师范大学化学学院刘楠教授团队设计制备出一种皮肤状、光学伪装和高电导率的离子皮肤，用于全天监测表皮电生理信号。该离子皮肤基于一种与离子液体共混的氟化聚氨酯弹性体（PUF-IL），其中将2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-1,6-己二醇(OHD)作为含氟链段引入PU骨架，并采用富氟的[EMIM]+[TFSI]-作为离子液体。氟原子的电负性会对阳离子产生强大的静电力。源自PU基质中OHD段对[EMIM]+离子的紧密拖曳导致了强的氟-阳离子相互作用（图1），从而产生更多的自由离子，离子电导率也得到提升（约10-3 S cm-1）。此外，由于这种强的氟-阳离子相互作用，材料中的离子在水环境下不易发生离子交换或泄漏，使得其在水中的离子电导率相对稳定，甚至能承受超声处理（图2）。因此，PUF-IL离子皮肤可以在大气和有水环境中准确测量各种细微的电生理信号，进而应用于可穿戴医疗保健，进行全天表皮生物电位监测（图3）。

图1 PUF-IL离子皮肤的示意图

图2 PUF-IL离子皮肤的电学稳定性

图3 PUF-IL电极可长期稳定检测表皮电生理信号并用于智能腕带

该工作以“Highly Conductive and Underwater Stable Ionic Skin for All-Day Epidermal Biopotential Monitoring”为题发表在Advanced Functional Materials (Adv. Funct. Mater. 2022, 2206424 (early view)) 上。文章第一作者是北京师范大学化学学院刚毕业的硕士生陈霆雷。该研究得到了国家纳米中心朱嘉教授理论计算方面的支持、美国南密西西比大学顾晓丹教授聚合物X射线表征方面的支持。该研究获得了国家自然科学基金委的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202206424