柔性可拉伸电极在可穿戴电子领域中具有广泛的应用。近年来，随着医疗器械的发展，人们对可拉伸电极材料的功能性要求也越来越高。如用于监测生物电信号的电极材料不仅需要优异的弹性和导电性，还需要和生物界面具有优异的粘附性来保证监测信号的稳定。目前的电极材料通常采用硅橡胶类弹性体材料作为基底，这类聚合物在具有高弹性的同时并不具有粘附性。因此制备一种本身具有粘性的弹性体具有重要的意义。

针对这一问题，37000cm威尼斯化学化工学院张秋红副教授、贾叙东教授课题组将带有二羟基的多巴胺基团引入到以聚四氢呋喃醚基聚氨酯体系中，利用体系内的动态氢键和多巴胺间相互作用，制备了一种新型的"粘"弹体（断裂形变5100%，断裂强度1.9MPa，粘附强度62kPa）。

图1：高粘附可拉伸弹性体的化学结构

这种材料与多种基底均展现了较高的粘附强度。其中与皮肤组织（猪皮）的粘附强度可达到62 kPa，并且在水下浸泡24h后仍能与组织保持较高的粘附强度。研究人员将其归因于材料的疏水性能和多巴胺基团的粘附特性。同时材料展现出良好的生物相容性，是该电极材料在体外应用的必要条件。

图2：高粘附可拉伸弹性体的粘接性能表征

进一步研究人员以该弹性体作为基底，在表面喷涂银纳米线，得到了可拉伸高粘附的生物界面电极。该电极材料具有较好的拉伸导电性（>100%）和优异的室温自修复性能(η≈86%)。 这些性能保证了电极材料在实际应用中监测信号的连续性和稳定性。

图3：高粘附、自修复可拉伸界面电极的制备和导电性能

最后，研究人员将电极材料应用于表面肌电信号（SEMG）的测试。"粘"弹性电极材料（DAE）采集到的肌电信号可以与商用凝胶电极相媲美。并且该电极材料切断并修复后仍能对肌电信号进行稳定地采集。如图4d所示，商用的Ag/AgCl凝胶电极在跑步10min后肌电信号出现不稳定并且发生了电极脱落。而DAE电极的强粘附性能保证了材料在汗液存在的条件下仍能保持较强的粘附性能，并且DAE电极在跑步30min后仍能进行有效的肌电信号监测。该研究展示了"粘"弹体材料在生物组织界面电极方面的优势，为解决柔性电子界面粘附性问题提供了新思路。

图4：生物界面电极的SEMG检测和性能展示

相关成果以"A Highly-Adhesive and Self-Healing Elastomer for Bio-Interfacial Electrode"发表在《先进功能材料》上（Advanced Functional Materials, 2020, 2006432）。博士研究生徐志成为论文第一作者，张秋红副教授和贾叙东教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、中央高校科研业务费的资助。高性能高分子材料与技术教育部重点实验室以及配位化学国家重点实验室在本研究中给予了支持。37000cm威尼斯生命科学院徐强老师、罗琼老师在材料生物毒性实验上给予了支持。西南交通大学鲁雄老师、37000cm威尼斯物理学院曹毅老师以及南京医科大学周宇轩老师对本工作提供了很多建设性意见。

全文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202006432