我校博士研究生国际合作研究成果得到Chemical& Engineering NEWS报道
发布时间: 2020-06-18   浏览次数: 91

     近日,美国化学化工新闻期刊(C&EN)以“可用于长期监测健康信息的透气性电子器件”(“ Breathable electronics could monitor our health long-term”)专题报道了我校材料科学与工程学院博士研究生周伟欣以第一作者在国际著名期刊ACS Nano发表的研究工作。周伟欣同学在我校一流学科建设国际交流专项基金的资助下于2018年至北卡罗莱纳州立大学进行联合培养,他将前期发展的多孔电极制备技术(ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 17, 11122; Advanced Materials Technologies, 2019, 4, 1800698)与所在的北卡罗莱纳州立大学课题组的表皮电子器件相结合,制备出“具有透气性的超薄、可拉伸多孔电极制备的表皮电子器件”(“ Gas-Permeable, Ultrathin, Stretchable Epidermal Electronics with Porous Electrodes”)。我校为该论文的第一单位,马延文教授和北卡罗莱纳州立大学朱勇教授为共同通讯作者。博士后研究员姚姗姗(北卡罗莱纳州立大学、纽约大学石溪分校)为论文共同第一作者,博士研究生王宏宇(北卡罗莱纳州立大学)与博士研究生堵晴川(南京邮电大学)分列第三第四作者。

表皮电子器件(Epidermal Electronics)是可以贴合或者植入人体的电子器件,是柔性电子领域的重要组成部分。这类电子器件在医疗健康与人机接口中有着广泛的应用。然而,目前的表皮电子器件大多数都制备在无孔隙的固态聚合物衬底上(如聚二甲基硅氧烷PDMS,聚对苯二甲酸乙二醇酯PET和聚酰亚胺PI)。这些材料缺乏透气性,会阻止汗液等皮肤分泌的会发现成分散发,降低佩戴的舒适度,甚至有可能会产生过敏等现象。另一方面,这些材料较硬,难以和皮肤形成紧密接触,在长时间佩戴中容易脱落且不利于生物电信号的采集。因此,开发质地柔软的良好透气新材料作为衬底对于表皮电子设备的长时间应用十分重要。

研究团队针对这类材料发展中的这一瓶颈问题,在结合了马延文教授课题组在呼吸图法制备柔性材料中的经验与朱勇教授课题组在柔性电子器件的制备和应用中的经验后,提出了使用呼吸图法制备表皮电子材料,获得了具有多孔结构的超薄透气性电极。这种电极具有良好的透气性,能够使汗液自由蒸发,且其超薄特性(小于10微米)使之能够与皮肤紧密贴合,从而提升了对生物信号的监测质量。研究团队将这种超薄透气性电极分别应用于生物电电极和触摸传感器的触摸电极中取得了良好的效果。

值得一提的是,这种材料可以在皮肤上持续佩戴一周以上而不产生过敏现象(该实验由研究团队成员在自己的皮肤上完成)。而当其作为触摸电极时,可以与无线蓝牙控制器、织物结合,制备成具有无线操控功能的袖套,团队成员通过蓝牙将其与电脑建立通讯后,可以在电脑上玩俄罗斯方块这款游戏。研究团队相信,这种材料在心电图的长期监测与新型人机接口中会有着更广泛的应用。

目前,该研究已被数十家国外媒体报道转载,并有西班牙语、意大利语等多语种新闻。截止发稿时,该论文的替代计量评分(Altmetric,用于评价社会化影响力)已达146。

     


C&EN新闻链接:https://cen.acs.org/materials/electronic-materials/Video-Breathable-electronics-monitor-health/98/web/2020/06

视频链接:https://www.youtube.com/watch?v=-BpA3VGJxWg

ACS Nano论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c00906