近年来，基于水凝胶的表皮电极取得了重大进展。然而，固有的限制，如适应性、粘附性和导电性，带来了挑战，从而限制了生理电极界面的灵敏度、信噪比(SNR)和稳定性。于此，浙江农林大学沈晓萍、党宝康、孙庆丰等人提出了髓磷脂鞘启发的水凝胶表皮电子学的概念，通过在物理交联的聚电解质网络中引入大量互穿芯鞘结构的导电纳米纤维。

通过简单的溶剂催化磺化过程，随后的氧化自聚合和离子液体(IL)屏蔽步骤，合成了聚(3，4-乙烯二氧噻吩)包覆的磺化纤维素纳米纤维(PEDOT:scnf ),实现了42ω的低电化学阻抗。复合水凝胶网络中的物理结合包括络合、静电力、氢键、π-π堆积、疏水相互作用和弱缠结。这些性质赋予水凝胶高拉伸性(770%)、超成形性、自粘合性(猪皮上28 kPa)和自愈合能力。

通过模拟神经系统中Ranvier节点的跳跃传播效应，仿生水凝胶建立了高保真的表皮电子界面，提供了低界面接触阻抗、显著增加的SNR (30 dB)以及大规模传感器阵列集成等好处。这种先进的仿生水凝胶在电子皮肤(e-skin)、人机界面(HMI)和医疗保健评估设备方面具有巨大的应用潜力。

参考文献：

Chencong Liu, Yuanyuan Wang, Shitao Shi, Yubo Zheng, Zewei Ye, Jiaqi Liao, Qingfeng Sun, Baokang Dang, and Xiaoping Shen. Myelin Sheath-Inspired Hydrogel Electrode for Artificial Skin and Physiological Monitoring. ACS Nano 2024 18 (40), 27420-27432

DOI: 10.1021/acsnano.4c07677

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c07677