纳米至宏观多尺度界面限域锁定技术实现表皮电子器件的应变不敏感性

《Advanced Materials》：Multiscale Interfacial Confined Locking from Nano to Macro Enables Strain Insensitivity in Epidermal Electronic Devices

本研究针对表皮生物电子器件在形变过程中导电性能不稳定的难题，提出了一种多尺度界面限域锁定策略。通过导电聚合物与基底分子纠缠及电纺膜孔物理限域的协同作用，界面粘附强度提升约13.9倍（达9.48 MPa），首次实现200%拉伸应变下电阻近乎恒定的纳米网状薄膜，为可穿戴健康监测设备提供了关键技术突破。

　　

在表皮生物电子领域，维持稳定的电导率对人体健康精准监测至关重要。然而导电材料与弹性基底间的弱粘附性常导致形变时导电性能恶化。为此，研究人员开发出多尺度界面限域锁定策略：通过导电聚合物（如PEDOT）与基底间的分子纠缠，结合电纺（electrospinning）纳米纤维膜孔隙的物理限域作用，形成从纳米到宏观的协同锁定结构。该结构使界面粘附强度达到9.48 MPa，较无此设计的体系提升约13.9倍。通过原位聚合（in situ polymerization）与溶胀处理，该策略可拓展至聚氨酯（polyurethane）等多种基底。强界面作用诱导纳米网状薄膜形成波浪状微结构，使其在高达200%的拉伸应变下仍保持电阻基本恒定（应变不敏感特性）。基于此制备的导电薄膜已成功应用于表皮生物传感器（sensor）与生物电极（bioelectrode），为可穿戴电子设备在动态环境下的可靠性提供了新范式。