一种柔性自粘的高熵干电极及其制备方法

技术领域

本发明属于电极技术领域，具体涉及一种柔性自粘的高熵干电极及其制备方法。

背景技术

生理电信号能够帮组研究生理状态，应用于疾病诊断和治疗，同时还能用于脑-机接口等人工智能新兴领域。生理电信号是最重要生理信号之一。它是由细胞膜内外的离子浓度差造成的。在生物体静止状态下，会产生静止电位，在有动作发生时，会产生动作电位。每一个电位的产生都关系到人的生理状态和行为。因此，精确、实时、高效的探测生理电信号十分重要。

常用的技术包括心电、肌电以及脑电等。心电图能够帮组医生了解心脏的跳动情况。肌电图是由于肌肉收缩导致的，能帮组残障人士恢复部分/全部活动行为。脑电图有助于脑部疾病诊断和治疗，例如阿尔兹海默症、帕金森等神经退行性疾病等。

常见的电信号采集系统包括电极、信号放大器和转换器、信号处理器和显示器等部分。其中电极采集生理电信号，是十分重要的核心部件，具有重要的地位。

目前市面上常用的脑电干电极是湿电极。湿电极并不能自动粘附在皮肤表面，需要配合导电胶一起使用，将导电胶涂抹在电极跟皮肤之间。它具有电极准备时间长、效率低等缺点，测试过程导电胶还会干燥导致信号质量降低，信号稳定性差。此外湿电极不易便携化，使用场景受到很大的限制。现有干电极电极-皮肤接触阻抗高，并且不易柔性化。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种柔性自粘的高熵干电极制备方法。

具体通过以下技术方案实现：

一种柔性自粘的高熵干电极的制备方法，其特征在于，包括将柔性材料、固化剂、高熵合金均匀混合；加入溶剂后制备凝胶，固化得到柔性自粘的高熵干电极。

进一步地，所述高熵合金由包括Al,Fe,Mn,Ni,Cr,Cu,Pt,Ag中的任意五种或以上的金属合成。高熵合金由多种元素组成，有助于跟基底复合后形成更好的导电通道，从而提高电极的导电性；优选纯金属导电性优良及生物兼容性良好的元素。

进一步地，所述柔性材料包括但不限于聚二甲基硅氧烷。

进一步地，所述固化剂包括但不限于硅烷偶联剂。

进一步地，具体包含如下步骤：

S1:将高熵合金、聚二甲基硅氧烷和固化剂按比例充分搅拌混合；

S2:加入10-500ml的溶剂，充分搅拌，形成凝胶；

S3:将所述凝胶置于真空环境中，使得溶胶的气泡被完全移除；

S4:将所述被移除气泡后的凝胶进行固化，固化温度为20-200℃，保温1-72h，即得到柔性自粘的高熵干电极。

具体地，所述聚二甲基硅氧烷、固化剂、高熵合金的质量比为(0.2～1.8)：(0.05～1.8)：(0.05～1.8)。

进一步地，所述固化方式包括但不限于微波加热和电阻丝加热。

进一步地，所述混合方式包括但不限于手动混合、机械混合及球磨混合。

进一步地，所述溶剂包括但不限于水或乙醇。

本发明还提供一种由上述的制备方法制备得到的柔性自粘的高熵干电极。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明提供的制备方法具有简单、易操作的特点，制备得到的柔性自粘的高熵干电极具有生物兼容性好、导电性优异、及成本低的特点，可应用于生物医学工程。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种柔性自粘的高熵干电极制备方法示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种柔性自粘的高熵干电极应用于脑电检查的检测信号结果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

按质量比0.4：0.4：0.2称取PDMS、硅烷偶联剂、高熵合金，其中高熵合金包含：Al,Fe,Mn，Cr，Cu，这五种金属元素等量选取。将原料置于容器中，并充分搅拌，以使原料混合均匀；加入500ml的水，充分搅拌，形成凝胶；将所述凝胶置于真空环境中，使得凝胶的气泡被完全移除；将所述被移除气泡后的凝胶进行固化，固化温度为120℃，保温16h，即得到柔性自粘的高熵干电极。

将所制得的柔性自粘的高熵干电极应用到脑电检查，图2为检测信号结果。由于本发明提供的柔性自粘的高熵干电极具有良好的生物兼容性以及导电性，所得电极可以形成有效导电网络，能够成功并且灵敏地检测出脑电图信号。

实施例2

按质量比0.3：0.6：0.1称取PDMS、硅烷偶联剂、高熵合金，其中高熵合金包含：Al,Fe,Mn，Cr，Cu，这五种金属元素等量选取。将原料置于容器中，并充分搅拌，以使原料混合均匀；加入50ml的水，充分搅拌，形成凝胶；将所述凝胶置于真空环境中，使得凝胶的气泡被完全移除；将所述被移除气泡后的凝胶进行固化，固化温度为150℃，保温8h，即得到柔性自粘的高熵干电极。

对比例1

按质量比0.1：1.8：2.0称取PDMS、硅烷偶联剂、高熵合金，其中高熵合金包含：Al,Fe,Mn，Cr，Cu，这五种金属元素等量选取。将原料置于容器中，并充分搅拌，以使原料混合均匀；加入50ml的水，充分搅拌，形成凝胶；将所述凝胶置于真空环境中，使得凝胶的气泡被完全移除；将所述被移除气泡后的凝胶进行固化，固化温度为250℃，保温0.5h，所得电极不可柔性化。

对比例2

按质量比2.0：5.0：2.0称取PDMS、硅烷偶联剂、高熵合金，其中高熵合金包含：Al,Fe,Mn，Cr，Cu，这五种金属元素等量选取。将原料置于容器中，并充分搅拌，以使原料混合均匀；加入50ml的水，充分搅拌，形成凝胶；将所述凝胶置于真空环境中，使得凝胶的气泡被完全移除；将所述被移除气泡后的凝胶进行固化，固化温度为150℃，保温0.5h，所得电极不可柔性化，且所得电极无法形成有效导电网络。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。