一种抗损伤的导电离子皮肤电极

本发明涉及仿生皮肤，尤其是涉及一种抗损伤的导电离子皮肤电极。

背景技术：

1、类皮肤传感器在可穿戴电子设备、人机系统、可植入生物医学设备和软机器人中有广泛的应用前景。理想的类皮肤传感器具有包括可拉伸性、导电性、粘附性、自修复、机械强度、成型性和可回收性等多种功能，但是集成这些不同的功能需要使用极其复杂的技术。例如，离子皮肤(i-skins)通过离子传导转换电信号，模仿天然皮肤来检测刺激，通常需要至少四组操作。通常，首先利用聚合物网络生成可拉伸的水凝胶，在该步骤中通常涉及复杂的合成化学和高耗能的加热-冷却操作。其次，为了赋予水凝胶足够的导电性，必须经过较长时间的离子交换过程或流延膜引入无机盐或离子液体。其次，为了制备i-skin传感器，需要使用导电凝胶将外部电路的导电线固定到离子皮肤上。最后，使用额外的粘合剂将离子皮肤牢固地粘附到实际应用的目标基板上。

2、上述步骤不仅增加成本和制造时间，而且面临着粘附失败和离子泄漏的风险。其中，粘附失败将导致传感可靠性变差，而离子泄漏将引发生物系统中的毒性反应。

3、此外，整合类皮肤传感器多个属性通常是以牺牲某些特定属性为代价的。例如，具有增强机械强度的传感器通常具有较低的敏感性，而具有足够离子电导率和可拉伸性的传感器通常不具有粘性。到目前为止，通过简便的节能方法制备具有所有这些复杂特性的生物安全i-skins仍然是一个巨大的挑战。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种抗损伤的导电离子皮肤电极。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种抗损伤的导电离子皮肤电极。当该导电离子皮肤电极出现损伤时，在时间延迟内能够恢复到与导电离子皮肤电极完整时相同的电流信号，其中时间延迟不超过2秒。

3、第二方面，本发明提供一种第一方面的抗损伤的导电离子皮肤电极的制作方法，其包括以下步骤：

4、步骤1、将至少一种阳离子聚电解质溶液和至少一种阴离子聚电解质溶液混合，得到白色沉淀；

5、步骤2、将白色沉淀进行压制，得到导电离子皮肤电极；

6、任选地，步骤3、将导电离子皮肤电极静置或孵育，使得导电离子皮肤电极透明。

7、第三方面，本发明提供第一方面或第二方面得到的抗损伤的导电离子皮肤电极的应用，优选用于可穿戴设备、皮肤传感器。

8、本发明的抗损伤的导电离子皮肤电极所具有的有益效果包括：

9、(1)本发明导电离子皮肤电极具有优异的抗疲劳、抗损伤传感能力、再生能力；

10、(2)本发明导电离子皮肤电极无需使用额外的粘合剂即可完美地粘附在组织上，即该导电离子皮肤电极将始终与组织共形，从而可以灵敏地检测三维(3d)物理应变；

11、(3)本发明导电离子皮肤电极具有皮肤般的机械强度和弹性、离子导电性和可回收性。

技术特征：

1.一种抗损伤的导电离子皮肤电极，其特征在于，当所述导电离子皮肤电极出现损伤时，在时间延迟内能够恢复到与导电离子皮肤电极完整时相同的电流信号，其中时间延迟不超过2秒。

2.根据权利要求1所述的抗损伤的导电离子皮肤电极，其特征在于，所述导电离子皮肤电极的电导率为1～10s/m。

3.根据权利要求1或2所述的抗损伤的导电离子皮肤电极，其特征在于，所述导电离子皮肤电极的含水量在10～80％之间；

4.一种权利要求1-3任一所述的抗损伤的导电离子皮肤电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤1-1中，阴离子聚丙烯酰胺和聚谷氨酸钠的摩尔比为(0.5～5):1，更优选为(1～4):1。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤1-2中，还包括：将混合后的溶液进行振荡。

10.根据权利要求1-3任一所述的或者权利要求4-9任一制备方法得到的抗损伤的导电离子皮肤电极的应用，优选用于可穿戴设备、皮肤传感器。

技术总结
本发明公开了一种抗损伤的导电离子皮肤电极。本发明所提供的导电离子皮肤电极出现损伤时，在时间延迟内能够恢复到与导电离子皮肤电极完整时相同的电流信号，其中时间延迟不超过2秒。本发明的导电离子皮肤电极具有皮肤般的机械强度和弹性、离子导电性、抗损伤性和可回收性。

技术研发人员：阎云,王文恺,黄建滨
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11