Our main products include flexible substrate coating, shielding materials, absorbing materials, precious metal slurries, and more!

banner
Current:Home >资讯中心 >前沿资讯 >皮表可拉伸柔性电极:当皮肤成为电子界面——可穿戴健康监测的“第二层皮肤”
先进院(深圳)科技有限公司

Hotline:0755-22277778 电话:0755-22277778 
手机:13826586185(段先生)
传真:0755-22277776
邮箱:duanlian@xianjinyuan.cn

前沿资讯

皮表可拉伸柔性电极:当皮肤成为电子界面——可穿戴健康监测的“第二层皮肤”

Time:2026-08-21Number:11
皮表可拉伸柔性电极 · 动态生命体征监测

一、一个心内科医生每天都在面对的信号困境

皮表可拉伸柔性电极 · 共形贴合与动态信号

在动态心电监测中,医生经常遇到这样的情况:患者佩戴Holter的24小时内,前6小时信号清晰可读,但到了第12小时,波形开始出现基线漂移和运动伪迹;到了第18小时,部分导联的信号已经无法用于诊断。

问题出在电极-皮肤界面上。

传统Ag/AgCl湿电极依赖导电凝胶建立离子-电子转换通路。但随着佩戴时间延长,凝胶中的水分逐渐蒸发,阻抗上升,信号劣化。更重要的是,人体皮肤在运动中会发生拉伸、扭转和形变——皮肤延展率可达30%以上——而传统电极是刚性的,无法跟随皮肤变形。电极与皮肤之间的相对位移,直接转化为信号噪声。

🎯 核心命题: 可拉伸柔性电极要回答的核心问题是——如何让一个电子器件像皮肤一样拉伸、弯曲、扭转,同时还能稳定地采集微伏级生物电信号?

二、什么是皮表可拉伸柔性电极:定义与工程边界

皮表可拉伸柔性电极是一种能够与人体皮肤形成共形贴合、在机械形变条件下保持稳定电学性能的生物电信号采集器件。它不是传统电极的简单“柔性化”——而是从材料选择、结构设计到界面工程的全方位重构。

🔶 可拉伸性

承受皮肤30%–100%拉伸应变而不发生导电层断裂。

📉 低接触阻抗

建立稳定、低噪声信号通路,避免微弱信号(心电mV级,脑电µV级)被淹没。

🧬 生物相容性

长期接触无毒、无刺激、无过敏,符合ISO 10993标准。

💨 透气性与舒适性

允许汗液和水汽透过,长时间佩戴不引起皮肤浸渍或不适。

三、材料体系:从弹性体到导电网络

可拉伸电极的“可拉伸”能力来自两个层面:基材的弹性与导电层的形变容忍能力。

🧫 弹性基材

PDMS(杨氏模量低至0.53MPa)、PU、硅胶-PEG共混、水凝胶等,提供柔软力学支撑。

🔷 导电材料

银纳米线(AgNW): 拉伸率500%,电导率~1923 S/cm;PEDOT:PSS(~3250 S/cm);液态金属EGaIn;碳纳米管/石墨烯。

四、结构设计:如何让导体“像弹簧一样拉伸”

🐍 蛇形结构

蜿蜒几何形状,通过面内“剪刀式”变形吸收应变,经优化线宽/间距后可显著提升拉伸性和共形性。

🏝️ 岛-桥结构

刚性功能元件分布在“岛”上,由可拉伸“桥”(蛇形互连)连接,拉伸时变形集中在桥结构。

✂️ Kirigami(剪纸)

在薄膜上切割特定图案,使原本不可拉伸的材料获得可拉伸性,实现优异皮肤共形和耐水/运动干扰。

五、关键性能:工程师应该关注什么

📉 接触阻抗

先进表皮电极在100Hz下可达21.0–27.41kΩ,低阻抗意味着高信噪比。

📈 拉伸率与电学稳定性

AgNW/石墨烯体系在40%应变下ΔR/R₀仅0.14,50%应变24h后电阻增加仅~0.8%。

⚡ 方阻

超薄表皮电极(~50μm)方阻可低至0.781Ω/□。

💧 透气性与长期佩戴

透气电极7天存储后保持>81.4%初始含水量,长期佩戴保持低接触阻抗。

🔗 附着力与耐汗性

汗液自适应聚合物电极垂直剥离强度可达60N/m,出汗条件下保持稳定粘附与信号质量。

六、三大应用场景:从心电监测到人机交互

❤️ 心电(ECG)与心血管监测

全球心电图电极2025年市场规模49.5亿美元。可拉伸电极无需凝胶,运动状态下仍高质量采集,无线系统预测准确率>93.3%。

💪 肌电(EMG)与运动康复

采集肌肉电信号,评估肌肉活动和疲劳。柔软、透气、自粘附,适合动态运动场景长期佩戴。

🧠 脑电(EEG)与脑机接口

可拉伸透明电极在小面积(<1cm²)即可高信噪比采集脑电。2025年全球柔性神经电极市场规模18.7亿美元,bci驱动爆发式增长。<>

七、定制化:从基材到图案的按需匹配

不同应用场景对可拉伸电极的基材、导电材料、电极图案和尺寸要求差异显著。先进院科技依托其在柔性基材精密加工与贵金属镀膜领域的技术积累,提供以下定制服务:

📐 基材选择

支持PDMS、PU、PI、PET等多种柔性薄膜,厚度可按需定制。

⚡ 导电材料

支持AgNW、PEDOT:PSS、金/铂等生物相容金属镀层等多种体系。

🎨 电极图案

丝网印刷、激光直写、光刻、真空镀膜,可定制蛇形结构、叉指电极、微电极阵列等。

🧪 表面修饰

可定制导电聚合物涂层、纳米材料修饰、生物相容性处理等功能化方案。

八、结语

皮表可拉伸柔性电极的本质,是在刚性电子器件与柔软生物组织之间建立一个稳定、低噪声、生物友好的信号通道。它用弹性基材匹配皮肤的力学性能,用可拉伸导电网络保证形变下的电学连续性,用结构设计将应变从功能层“疏导”出去——三者协同,共同回答了一个核心工程问题:如何让电子器件像皮肤一样伸缩自如,同时还能听懂身体的语言。                

从心电监测到脑机接口,从运动康复到人机交互——可拉伸电极正在将生物电信号的采集从医院带进家庭、从静态推向动态、从“贴上去”变成“长上去”。而在这场技术演进中,材料选择、结构设计与精密加工工艺,始终是决定电极性能上限的核心变量。

📬 Contact Us                    🏢 Xianjin Yuan (Shenzhen) Technology Co., Ltd.                    📍 8/F, Zhongxing Building, Shajing Xinsha Road, Bao'an District, Shenzhen, Guangdong, China                    📞 Tel: 0755-22277778  |  13826586185                    ✉️ Email: duanlian@xianjinyuan.cn

🌐 Official Website:www.xianjinyuan.cn

© 2026 Xianjin Yuan · Stretchable Epidermal Electrode Technical Reference

Hotline
0755-22277778
13826586185(Mr.Duan)
Wechat QRcode Wechat QRcode