研究人员改进可拉伸导电聚合物 适用于可穿戴生物传感器

盖世汽车讯 要开发具有皮肤般柔软特性的可拉伸健康监测传感器片，需要材料同时满足多项严苛要求：必须具备柔韧性、生物相容性和导电性。据外媒报道，马克斯普朗克高分子研究所（Max Planck Institute for Polymer Research）的研究团队正致力于解决这一复杂课题。在最新发表于期刊《Advanced Science》的研究中，科学家们提出创新方案：通过转印工艺，利用从基底扩散至聚合物薄膜的增塑剂对导电聚合物PEDOT:PSS进行改性，显著提升了材料的导电性能和拉伸性能。

图片来源：《Advanced Science》

要实现能够测量心率、检测汗液中的生物标记物，同时摸起来像人类皮肤般柔软有弹性的柔性贴片，关键在于开发新型功能材料。要实现这样的设想，以及可穿戴和类肤电子产品，必须开发兼具高导电性和机械拉伸性的材料。

马克斯普朗克高分子研究所Ulrike Kraft博士领导的团队正在努力应对这一挑战。有机生物电子学研究组负责人Ulrike Kraft解释道：“拉伸性和导电性往往是相互矛盾的，这使得合适材料的开发变得更加复杂。”

在当前研究中，研究人员展示了如何通过将增塑剂从基底定向转移至PEDOT:PSS聚合物薄膜来克服这一矛盾。该方法利用转印工艺，实现了导电聚合物薄膜向可拉伸生物降解基底的快速可靠转移。研究采用极具前景的导电聚合物PEDOT:PSS，该材料兼具透明性、柔韧性和生物相容性。

该研究第一作者、博士生Carla Volkert解释道：“基底中的增塑剂会扩散到导电聚合物中，从而改善导电性能和机械性能。”这种方法还能从根本上揭示可拉伸电子材料的特性。通过结合电学表征、显微成像、原子力显微镜和拉曼光谱（Raman spectroscopy）等多种分析方法，研究人员获得了PEDOT:PSS在应变下形态和电子结构变化的新认知。特别值得注意的是，研究人员观察到聚合物链排列整齐，从而提高了材料在机械应力下的导电性。

有机生物电子学研究组负责人Ulrike Kraft表示：“我们的方法同时提高了PEDOT:PSS的拉伸性和导电性，这是开发皮肤生物传感器的重要一步。”

因此，这项工作不仅为理解柔软可拉伸导电材料的基本特性做出重要贡献，更为创新技术开发开辟了新前景——从用于心电图（ECG）的柔性电极到能检测和监测汗液中应激激素等分析物的可拉伸生物传感器。该团队的下一步目标是将这一新方法应用于可拉伸生物传感器的制备与表征。