近日，美國化學(xué)化工新聞期刊（C&EN）以“可用于長期監(jiān)測健康信息的透氣性電子器件”（“Breathable electronics could monitor our health long-term”）為題專題報道了南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生周偉欣以第一作者在國際著名期刊《ACS Nano》發(fā)表的研究成果。周偉欣同學(xué)在該校一流學(xué)科建設(shè)國際交流專項基金的資助下于2018年至北卡羅萊納州立大學(xué)進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)，他將前期發(fā)展的多孔電極制備技術(shù)與所在的北卡羅萊納州立大學(xué)課題組的表皮電子器件相結(jié)合，制備出“具有透氣性的超薄、可拉伸多孔電極制備的表皮電子器件”（“Gas-Permeable, Ultrathin, Stretchable Epidermal Electronics with Porous Electrodes”）。南郵為該論文的第一單位，馬延文教授和北卡羅萊納州立大學(xué)朱勇教授為共同通訊作者。博士后研究員姚姍姍（北卡羅萊納州立大學(xué)、紐約大學(xué)石溪分校）為論文共同第一作者，博士研究生王宏宇（北卡羅萊納州立大學(xué)）與博士研究生堵晴川（南京郵電大學(xué)）分列第三、第四作者。

表皮電子器件（Epidermal Electronics）是可以貼合或者植入人體的電子器件，是柔性電子領(lǐng)域的重要組成部分。這類電子器件在醫(yī)療健康與人機接口中有著廣泛的應(yīng)用。然而，目前的表皮電子器件大多數(shù)都制備在無孔隙的固態(tài)聚合物襯底上（如聚二甲基硅氧烷PDMS，聚對苯二甲酸乙二醇酯PET和聚酰亞胺PI）。這些材料缺乏透氣性，會阻止汗液等皮膚分泌的揮發(fā)性成分散發(fā)，降低佩戴的舒適度，甚至有可能會產(chǎn)生過敏等現(xiàn)象。另一方面，這些材料較硬，難以和皮膚形成緊密接觸，在長時間佩戴中容易脫落且不利于生物電信號的采集。因此，開發(fā)質(zhì)地柔軟的良好透氣新材料作為襯底對于表皮電子設(shè)備的長時間應(yīng)用十分重要。

研究團隊針對此類材料發(fā)展中的瓶頸問題，結(jié)合了馬延文教授課題組在呼吸圖法制備柔性材料中的經(jīng)驗與朱勇教授課題組在柔性電子器件的制備和應(yīng)用中的經(jīng)驗，提出了使用呼吸圖法制備表皮電子材料，獲得了具有多孔結(jié)構(gòu)的超薄透氣性電極。這種電極具有良好的透氣性，能夠使汗液自由蒸發(fā)，且其超薄特性（小于10微米）使之能夠與皮膚緊密貼合，從而提升了對生物信號的監(jiān)測質(zhì)量。研究團隊將這種超薄透氣性電極分別應(yīng)用于生物電電極和觸摸傳感器的觸摸電極中取得了良好的效果。

值得一提的是，這種材料可以在皮膚上持續(xù)佩戴一周以上而不產(chǎn)生過敏現(xiàn)象。該材料還可以作為觸摸電極，與藍(lán)牙控制器一起集成在織物上，制作成具有無線操控功能的袖套，與電腦建立通訊后，能夠?qū)崿F(xiàn)鍵盤部分功能的操控。

從左至右分別為：貼合在皮膚上的超薄透氣性電極、光學(xué)顯微鏡下電極微觀結(jié)構(gòu)、作為生物電電極采集的心電圖與肌電圖信號與具有無線觸摸傳感功能的袖套