用于基于液态金属的高可拉伸生物电极阵列的微尺度受限粘附策略

《Advanced Functional Materials》：Microscale Confined Adhesion Strategy for Liquid Metal-Based Highly Stretchable Bioelectrode Arrays

液态金属柔性电子通过微尺度受限粘附策略解决表面张力和润湿性问题，制备出16通道高分辨率（150μm）、高拉伸性（600%）、耐久性（2×10^4次循环）电极阵列，合成BAE材料增强粘附（243kPa），聚吡咯涂层提升信号传输，结合深度学习实现93%手势识别准确率，支持健康监测和智能控制系统。

　　

摘要

液态金属（LM）凭借其优异的流动性和导电性，在柔性电子领域具有巨大潜力。然而，其高表面张力和较差的润湿性给图案化带来了挑战，限制了其集成和应用的可能性。为了解决这一问题，提出了一种新型的微尺度受限粘附策略，该策略利用不同表面之间的粘附差异来实现精确的液态金属图案化。由此制备的16通道液态金属电极阵列具有高分辨率（150微米）、超高的拉伸性（高达600%的应变）以及良好的耐久性（在100%应变下可承受2×10^4次循环）。此外，封装层与基底在记录点之间的粘附强度对于保持电极在机械应力下的稳定性至关重要。为了增强这种粘附性，合成了一种名为“BAE”的封装材料，其中的二硫化物键可以与巯基修饰的基底发生反应，从而提高界面粘附强度（243千帕，是未经修饰基底的2.3倍）和机械稳定性。另外，将聚吡咯通过气相沉积到BAE上，以提高电极的信号传输质量，并实现与肌电图信号的有效耦合。这种可拉伸电极阵列能够在动态条件下可靠地记录多通道电生理信号，并通过深度学习实现93%的手势识别准确率，为健康监测和智能控制系统的开发提供了支持。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。