透气电子产品为功能更强大的可穿戴技术铺平了道路

工程研究人员创造了超薄、可拉伸的电子材料，该材料具有透气性，使材料能够“呼吸”。该材料专为用于生物医学或可穿戴技术而设计，因为其透气性允许汗液和挥发性有机化合物从皮肤上蒸发，从而使用户更舒适——尤其是长期佩戴。

“透气性是早期可拉伸电子产品的一大进步，”该工作论文的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程教授 Yong Zhu 说。“但我们用于创建材料的方法也很重要，因为它是一个简单的过程，很容易扩大规模。”

具体来说，研究人员使用一种称为呼吸图法的技术来制造一种具有均匀分布孔的可拉伸聚合物薄膜。通过将其浸入含有银纳米线的溶液中来涂覆该薄膜。然后研究人员对材料进行热压以将纳米线密封到位。

“由此产生的薄膜显示出导电性、透光率和水蒸气渗透性的完美结合，”朱说。“而且由于银纳米线嵌入聚合物表面正下方，因此该材料在汗水和长期佩戴后也表现出出色的稳定性。”

“最终的结果非常薄——只有几微米厚，”该论文的合著者、北卡罗来纳州立大学前博士后研究员、现在在石溪大学任教的姚珊珊说。“这可以更好地与皮肤接触，使电子设备具有更好的信噪比。

“而且可穿戴电子设备的透气性不仅仅是为了舒适，”姚说。“如果可穿戴设备不透气，它也会引起皮肤刺激。”

为了展示该材料在可穿戴电子产品中的应用潜力，研究人员开发并测试了两种代表性应用的原型。

第一个原型包括可安装在皮肤上的干电极，用作电生理传感器。它们具有多种潜在应用，例如测量心电图 (ECG) 和肌电图 (EMG) 信号。

“这些传感器能够以出色的质量记录信号，与市售电极相当，”朱说。

第二个原型展示了用于人机界面的纺织品集成触摸感应。作者使用与多孔电极集成的可穿戴纺织套来玩俄罗斯方块等电脑游戏。

“如果我们想开发可佩戴很长时间的可穿戴传感器或用户界面，我们需要透气电子材料，”朱说。“所以这是向前迈出的重要一步。”

论文“Gas-Permeable, Ultrathin, Stretchable Epidermal Electronics with Porous Electrodes”发表在ACS Nano杂志上。

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