坚固可重复,透和多轴拉伸的粘合生物电子与超适应导电吸管杯,用于持续可变形的生物表面

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 生物电子学 生物电子学
• 可穿戴技术可穿戴技术

背景情况:

• 可穿戴生物电子设备对于持续的健康监测至关重要,但在动态皮肤上的粘合界面面临挑战.
• 现有的粘合剂经常遭受脱层,信号降解,缺乏适应皮肤持续变形的适应性.
• 需要坚固,可重复和通透的粘合剂,以在潮湿和变形的皮肤表面上提供可靠的性能.

研究的目的:

• 开发一种高度适应性的生物电子设备,具有强大,可重复和生物相容的粘合界面,用于动态湿皮.
• 克服目前可穿戴生物电子产品粘合剂的局限性,确保可靠的信号采集.
• 通过改进的皮肤粘合剂相互作用来实现先进的可穿戴系统和人机界面.

主要方法:

• 导电软化双层章鱼式纳米复合材料粘合剂和kirigami元结构 (cs-OIA_k) 的整合.
• 对cs-OIA_k的特征是皮肤般的柔软,电稳定性 (在10,000个循环中阻力变化<10%),以及全向伸展性 (高达200%).
• 对层次结构设计进行评估,以确保可重复粘附 (>10,000循环) 和可逆粘附在动态变形表面上,而不会刺激皮肤.

主要成果:

• cs-OIA_k实现了与皮肤相似的柔软性,优异的电稳定性和200%的全向伸展性.
• 证明了可重复的坚固粘附 (>10,000循环) 和可逆的粘附在表面30-100%的变形.
• 在极端皮肤变形 (例如,肩膀运动) 下成功实现了可靠的心电图 (ECG) 和心电图 (EMG) 信号测量.

结论:

• 开发的皮肤粘合生物电子产品显示出高适应性,强度和生物相容性,适用于动态湿皮肤表面.
• 这种以章鱼为灵感的粘合剂与kirigami元结构克服了可穿戴生物电子接口的关键挑战.
• 这种方法为开发下一代可穿戴系统和人机接口提供了重大进展.