国产精品igao视频网网址不卡日韩,亚洲综合在线电影,亚洲婷婷丁香,黄色在线网站噜噜噜

  表皮電子作為一種全新的可穿戴電子設備，質量輕，可以像貼畫或者紋身一樣直接貼合在皮膚上，能夠檢測生物信號并向用戶提供反饋而不干擾用戶日常活動。為了準確地收集和傳遞人體生物信號，理想的表皮電極應該自然地與皮膚貼合，以減小電極與皮膚之間的界面阻抗。由于人類皮膚具有一定拉伸性，所以能承受一定應力并能夠適應，因此對于新型類皮膚的表皮電極來說，可拉伸性必不可少。此外，人的皮膚受傷后還能夠進行傷口愈合，因此自治愈的表皮電極有望實現長期的堅固性和耐用性。目前，商用的銀/氯化銀凝膠電極缺乏可拉伸性和自治愈性，而且涂抹的凝膠還經常引起皮膚刺激或易干燥等問題，這限制了其在高強度和長時間的日常活動中的應用。因此，新型的像皮膚一樣的無凝膠表皮電極是迫切需求的。

圖一.瓣鰓類動物啟發的用于電生理的表皮電極示意圖。(a)一只貽貝通過其足絲附著在另一只貽貝上面。(b)瓣鰓類動物足絲軟硬部分的化學結構。(c) STAR的化學結構和拉伸后的兩個動態鍵變化。(d)電生理信號監測的示意圖。

  瓣鰓類動物例如貽貝、牡蠣或蛤等可以利用其足絲牢固地附著在巖石表面，從而能在潮漲潮汐過程中生存下來。這種可伸展、能自愈的粘性足絲主要歸咎于其兩相結構特征:兒茶酚-金屬離子配合物作為硬域提供剛度，硫醇或二硫鍵作為軟域耗散能量用以實現可伸展性，動態配位鍵與二硫鍵賦予其自愈能力，羥基、硫醇或二硫鍵與接觸表面作用從而具有一定粘性。

  受上述瓣鰓類動物足絲結構啟發，北京師范大學劉楠教授和博士生葉國共同設計并合成了一種類皮膚彈性體，該彈性體具有極高的斷裂伸長率（Stretchability＞2300%）和透明性（Transparency＞90%@550 nm），溫和的粘性（Adhesiveness）和快速的自治愈能力（Rapidly self-healing），取這些性能首字母將該彈性體命名為STAR。結合銀納米線可以制備出兼具透明、可拉伸、自修復、生物兼容的表皮電極，它可以準確記錄電生理信號并且控制機械手進行人機交互。相關工作以“A Lamellibranchia-inspired epidermal electrode for electrophysiology”為題發表在Materials Horizons（IF=12.319）上。

  通過理論計算、單分子力光譜和紅外光譜表明STAR由強的動態氫鍵和弱的動態二硫鍵組成，其中動態鍵的梯度斷裂可以進行耗散能量，動態氫鍵和二硫鍵的協同作用讓其兼具可拉伸性、粘性和自愈性。

圖二.STAR的微觀結構表征。（a）動態二硫鍵交換的雙分子片段的優化構型與結合能。（b）具有氫鍵相互作用的雙分子片段的優化構型與結合能。（c）單分子力光譜。（d）和（e）斷裂力的統計直方圖。拉伸下（f）氫鍵和（g）二硫鍵的紅外光譜變化。（h）和（i）由AFM測量的楊氏模量圖。

  將STAR與銀納米線結合，可以制備出透明、可拉伸、自修復、生物兼容的表皮電極，該電極可以準確記錄電生理信號如心電和肌電信號。此外，該電極還可以控制機械手進行人機交互。這種表皮電極為一套同時兼具透明、可拉伸、自治愈、粘附和生物兼容的表皮電子器件提供了廣泛的應用前景。

圖三.電生理信號檢測和人機交互。（a）STAR電極（b）自治愈后的STAR電極以及（c）商用凝膠電極記錄的心電信號。（d）STAR電極（e）自治愈后的STAR電極以及（f）商用凝膠電極記錄的肌電信號。（g-i）STAR電極控制機械手進行人機交互，可以識別不同的手勢：（g）伸手，（h）“ i-love-u”手勢，以及（i）握拳。

  該工作得到了國家自然科學基金（21903007, 22072006）的資助與支持。文章第一作者為博士生葉國，通訊作者為北京師范大學化學學院劉楠教授，北京化工大學何程智研究員為共同通訊作者。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D0MH01656J

  課題組網站：http://chem1.bnu.edu.cn/liunan/