双离子导电水凝胶

11.7 S/m 高保真肌电

一种同时具有高电导率和高机械强度的水凝胶，通过协同离子-电子双传导路径实现低接触电阻和高保真生物电信号采集。

张倩 · 尚军军 · Qiao, Haidi · Junjie, Liu · 刘夏 · 杨庆生

Composites Communications 2025

具体参数

电导率

{'zh': '11.70', 'en': '11.70'} S/m

机械强度

{'zh': '2.16', 'en': '2.16'} MPa

弹性模量

{'zh': '0.76', 'en': '0.76'} MPa

皮肤接触电阻

{'zh': '6.78', 'en': '6.78'} kΩ

技术优势

电导率翻倍

通过 PEDOT:PSS 的电子导电与 Ca²⁺/Zr⁴⁺ 离子导电的协同作用，电导率提升至 11.70 S/m，超过典型离子水凝胶（<6 S/m）的近两倍。

既导电又强韧

在实现高电导率的同时，机械强度达到 2.16 MPa，弹性模量 0.76 MPa，打破了导电性与力学性能不可兼得的困境。

皮肤接触阻抗极低

制成微针阵列电极后，皮肤-电极接触电阻仅为 6.78 kΩ，确保了高保真生物电信号的获取。

应用场景

• 电子皮肤：具备高电导率和力学顺应性，可贴附皮肤采集触觉或电生理信号。
• 脑机接口：低阻抗电极实现高信噪比神经信号记录，提升脑机交互精度。
• 柔性电极：可加工为微针阵列或3D打印电极，与曲面皮肤共形接触，降低界面阻抗。
• 可穿戴生物传感：柔韧导电的电极材料可直接集成于可穿戴设备，实时监测肌电等生物信号。