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將生物系統(tǒng)與電子設(shè)備整合能夠改變?nèi)藗兣c環(huán)境的連接和互動(dòng)，提供健康和環(huán)境監(jiān)測(cè)。這項(xiàng)技術(shù)的目標(biāo)是最小化對(duì)生物本身的侵?jǐn)_，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與生物結(jié)構(gòu)的無(wú)縫融合。雖然薄膜技術(shù)具有一定的靈活性，但透氣性較差；而電子紡織品雖透氣，卻由于纖維尺寸較大，難以緊密結(jié)合。最新的可拉伸電子和電子皮膚技術(shù)已實(shí)現(xiàn)對(duì)皮膚幾乎無(wú)感的透氣效果，但要全面實(shí)現(xiàn)無(wú)感仍面臨挑戰(zhàn)，并且這些設(shè)備的部署可能影響敏感表面。此外，因相關(guān)制造過(guò)程消耗大量資源，環(huán)境成本高，所以開(kāi)發(fā)這些技術(shù)時(shí)必須考慮可持續(xù)性。

劍橋大學(xué)一課題組報(bào)告了自適應(yīng)打印“無(wú)感”電子皮膚從而對(duì)生命系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)感知增強(qiáng)。利用自適應(yīng)原位纖維打印技術(shù)，無(wú)基底的基于PEDOT：PSS的開(kāi)放式纖維網(wǎng)絡(luò)可被個(gè)性化的直接打印在生物表面，包括指尖、小雞胚胎和植物，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)緊密貼合和個(gè)性化匹配。研究團(tuán)隊(duì)利用可定制的纖維網(wǎng)絡(luò)來(lái)創(chuàng)建可記錄心電圖和肌電信號(hào)的皮膚電極、皮膚門(mén)控有機(jī)電化學(xué)晶體管以及增強(qiáng)觸摸和植物界面。研究還還表明，纖維可用于連接預(yù)制微電子和電子紡織品，而且纖維可以修復(fù)、升級(jí)和回收。相關(guān)成果以“Imperceptible augmentation of living systems with organic bioelectronic fibres”為題發(fā)表在《Nature Electronics》上。

基于有機(jī)導(dǎo)電微納米纖維的無(wú)襯底電子皮膚可以個(gè)性化適配于多種生物組織，利用預(yù)干燥溶液的黏彈性和表面潤(rùn)濕特性，創(chuàng)建超貼合和自黏附的傳感界面。該方法克服了預(yù)制接口的材料限制，降低了對(duì)材料拉伸性和復(fù)雜打印路徑的要求，實(shí)現(xiàn)了剛性到柔性設(shè)備的耦合。目前，生物電子纖維的拉伸性受材料特性限制，但通過(guò)設(shè)計(jì)圖案和取向可增強(qiáng)至15%。未來(lái)可通過(guò)與彈性體結(jié)合進(jìn)一步增強(qiáng)拉伸性，并通過(guò)混合各種纖維材料定制功能和穩(wěn)定性。

圖 1：有機(jī)生物電子纖維在不知不覺(jué)中增強(qiáng)了生物信號(hào)

圖2：有機(jī)生物電子纖維的制造、變形和系留

圖 3：量身定制的難以察覺(jué)的皮膚電極

圖4：電子皮膚實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)感知

圖 5：適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣泛且可重構(gòu)的光纖耦合

來(lái)源：高分子科學(xué)前沿