【摘 要】
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柔性神经电极可在生物组织表面实现稳定贴附并进行电流信号采集,作为可穿戴电子设备使用,可广泛应用于生物组织的界面。然而,大多数薄膜状柔性电极使用时粘度大,使用过程中往往需要复杂的人工操作使电极铺展,或需要较厚的支撑层来支撑薄膜在空气中的形态,因此有必要对电极的铺展性能进行研究。本课题制备了一种自铺展柔性神经电极（PU-PAA-Au）,自铺展PU-PAA-Au电极由改性聚氨酯和金纳米层制备。基底材料通
【基金项目】
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国家自然科学基金（基金号:52173237）；
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柔性神经电极可在生物组织表面实现稳定贴附并进行电流信号采集,作为可穿戴电子设备使用,可广泛应用于生物组织的界面。然而,大多数薄膜状柔性电极使用时粘度大,使用过程中往往需要复杂的人工操作使电极铺展,或需要较厚的支撑层来支撑薄膜在空气中的形态,因此有必要对电极的铺展性能进行研究。本课题制备了一种自铺展柔性神经电极（PU-PAA-Au）,自铺展PU-PAA-Au电极由改性聚氨酯和金纳米层制备。基底材料通过掺杂聚丙烯酸酯至聚氨酯中,提高了基底材料的表面能,实现电极的自铺展性能。金纳米层的厚度控制在80-120 nm之间,电极的厚度在1μm至10μm之间。80%应变下PU-PAA材料正常回弹,40%应变下PU-PAA-Au电极表面的金纳米层的微裂纹仍然连续,电极可拉伸导电。基于COMSOL的力学有限元分析和基于Gaussian的理论计算得出,电极自铺展所需条件是接触角小于77.0°、膜厚大于1.64μm。而实验中电极自铺展条件为接触角为72.9°、电极厚度1μm。理论计算条件与实验数据相吻合。PU-PAA-Au电极厚度在1-15μm之间时,厚度越薄,自铺展的速度越快。环境温度在15-40℃时,温度越高,PU-PAA-Au电极越易自铺展。电极阻抗约50Ω,使用PU-PAA-Au电极对亚洲鲤鱼体内的心电信号进行采集,并成功观测到采集信号。利用PU-PAA-Au电极采集小鼠的大腿神经电信号,对大腿神经进行刺激时,可以采集到峰值约0.5 m V的电信号。作为一种柔性自铺展电极,本工作为可在组织表面快速自铺展的柔性神经电极提供了一种新的策略。
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