科技日报记者 张佳欣
据最新一期美国《国家科学院院刊》发表的一项研究，美国宾夕法尼亚州立大学工程师将艺术与科学结合，开发出一种像彩绘一样可以直接“画”在皮肤上的导电电极。这种彩色、可定制、可水洗重绘的新型导电墨水，可用于制造个性化可穿戴传感器，能够采集人体生物电信号，帮助监测心脏、肌肉和脑部活动，为可穿戴医疗设备带来新创意。
目前，可穿戴医疗设备主要依靠贴附在皮肤上的电极采集人体产生的电信号。此次，研究团队开发了一种可直接绘制在皮肤上的导电墨水。这种墨水干燥后即可形成功能性的电极，避免了电极与皮肤之间形成空气间隙，因此能更紧密地贴合皮肤纹理，提高信号采集质量。
该墨水几乎就像脸部彩绘。它起初几乎透明，但加入食用色素后，可调配成各种颜色，画成任意图案，例如卡通人物或超人标志，实现真正个性化的可穿戴设备。团队将多种聚合物和酸性添加剂配制成水基导电墨水。它湿润时像胶水，约10分钟即可干燥，也可借助吹风机加快固化。为了连接电子模块，团队还设计了一种像金属布一样的多孔银纺织材料。液态墨水渗入其中后固化，与皮肤牢固结合，即使拉伸至原长度的150%以上也不会断裂，还能让汗液和毛发穿过，提高导电性、黏附性和佩戴舒适性。
实验显示，这种彩绘式电极能连续12小时监测心电信号仍保持稳定。另一项实验则证明，即使在剧烈运动过程中，电极依然能够保持稳定附着和准确测量。此外，研究团队还利用采集到的前臂肌电信号，成功实现了无需接触即可控制机器人假肢。
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