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一种可拉伸多孔薄膜干电极及其制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-17 16:33:11

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-10-31 10:48:51
本发明公开了一种可拉伸多孔薄膜干电极及其制备方法,该可拉伸多孔薄膜干电极由多孔薄膜层和金属导电层构成,在所述多孔薄膜层上制备所述金属导电层;所述多孔薄膜层为单层规则多孔形式,所述多孔薄膜层由粘性聚合物和聚合物弹性体制备而得;所述粘性聚合物由丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸琥珀酰亚胺酯和丙烯酸羟乙基酯聚合得到。本发明进一步公开可拉伸多孔薄膜干电极的制备方法。本发明可拉伸多孔薄膜干电极实现了电极的阻抗稳定性、柔性可拉伸性、透气透汗性,解决了湿电极变干和长期佩戴过敏的问题,皮肤大变形下的电信号监测困难的问题,可用于对心电、肌电、脑电信号的监测。
1.一种可拉伸多孔薄膜干电极,其特征在于,所述可拉伸多孔薄膜干电极由多孔薄膜层和金属导电层构成,在所述多孔薄膜层上制备所述金属导电层;所述多孔薄膜层为单层规则多孔形式,所述多孔薄膜层由粘性聚合物和聚合物弹性体制备而得;所述粘性聚合物由丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸琥珀酰亚胺酯和丙烯酸羟乙基酯聚合得到。 2.根据权利要求1所述的可拉伸多孔薄膜干电极,其特征在于,所述多孔薄膜层的厚度为500nm~3μm。 3.根据权利要求1所述的可拉伸多孔薄膜干电极,其特征在于,所述聚合物弹性体为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚醋酸乙烯酯或聚氨酯; 优选地,所述粘性聚合物和聚合物弹性体的质量比为1:9~3:7; 优选地,所述丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸琥珀酰亚胺酯和丙烯酸羟乙基酯的摩尔比为(5~6):(1~2):(1~2)。 4.根据权利要求1所述的可拉伸多孔薄膜干电极,其特征在于,所述金属导电层的材料为金、银、铜、铂、钛、铱中的一种或几种的组合。

人类的脑部特征、心跳及肌肉收缩等活动都伴随着电信号的产生,通过在体表放置界面电极可采集获得相应的脑电、心电和肌电信号。由于无创体表电信号监测规避了植入式电极的感染风险,被大众广泛接受,在科学研究和日常医疗中具有明显优势。体表电极作为电信号监测系统的重要元件,严重影响着监测信号质量。在监测过程中,表皮毛孔会产生呼吸气体和汗液,一方面造成电极与皮肤界面粘结力降低,容易产生滑移和空隙,造成界面稳定性差;另一方面,汗液的累积容易造成皮肤敏感,器件的可穿戴舒适度变差。因此,研发能够在长期监测中透气透汗且抗汗粘结的可拉伸电极具有重要意义。

中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力,推动我国自主知识产权新工业的建立,成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统,由九个研究平台,国科大深圳先进技术学院,多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究,促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。

本发明的有益效果为:

本发明以弹性聚合物为基底,以两亲粘性聚合物为稳定剂,经呼吸曲线法和金属磁控溅射,制备可拉伸多孔薄膜干电极,该可拉伸多孔薄膜干电极具有阻抗稳定性、柔性可拉伸性、透气透汗性、抗汗粘附性,解决了湿电极变干和长期佩戴过敏的问题以及长期监测中透气排汗问题,在大量出汗条件下可与皮肤紧密粘合,可用于对心电、肌电、脑电信号的监测。具体地,基于粘性聚合物的引入,实现了电极的抗汗粘结,达到大量出汗下稳定粘附的效果;基于粘性聚合物和呼吸曲线法的结合,实现多孔形貌特征的优化,实现了可拉伸干电极的透气透汗性,达到提高舒适度的目的;基于多孔形貌和微裂纹金的构筑,实现干电极的可拉伸性。

技术合作

对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。