En el desarrollo de sensores electroquímicos flexibles, los investigadores encontraron una regla recurrente: los dispositivos tienen un excelente rendimiento estático y una vez que entran en escenarios de uso real - estiramiento de la piel, movimiento articular, Peristalsis del tejido - las señales comienzan a flotar, la sensibilidad disminuye e incluso falla por completo.

El problema no es el diseño del sensor, sino la propia interfaz.

El tejido humano es un entorno de deformación dinámica continua. La tasa de estiramiento de la piel puede alcanzar más del 30% durante el ejercicio; El corazón late cada minuto y cada segundo; El tracto gastrointestinal se está moviendo; El tejido de la herida se está remodelando constantemente. La mayoría de los dispositivos electroquímicos flexibles tradicionales adoptan la idea de diseño de "integrar electrodos rígidos en un sustrato flexible": depositar películas metálicas o capas conductoras rígidas en un sustrato flexible y luego encapsularlas con elástico. Esta estructura de apilamiento heterogénea "dura - suave - dura" funciona bien estáticamente, pero en la deformación dinámica, las diferencias de módulo entre las diferentes capas de materiales pueden causar desprendimiento de interfaz, rotura de redes conductoras y desprendimiento de recubrimientos funcionales. La señal se deriva con la deformación, no por "casualidad", sino por "necesidad".

II. de "estirable" a "resistente al estiramiento": una actualización de un concepto de Ingeniería

"Stretchable" y "resistencia a la tracción" son dos objetivos de ingeniería diferentes. El primero se preocupa por si el material se rompe después del estiramiento; Este último se centra en si la función se mantiene durante y después del estiramiento.

En 2026, el equipo de Xu yadong de la Universidad de Pekín y el equipo del Profesor Gao Wei del Instituto Tecnológico de California informaron en la revista science. SIRES（Strain-Resilient Intrinsically Stretchable Electrochemical Biointerfaces）， Es el avance emblemático del concepto de "resistencia al estiramiento". El estudio propone por primera vez una interfaz biológica electroquímica estirable intrínseca universal resistente a la tensión, que puede mantener una salida electroquímica de alta fidelidad a una tensión de tracción de hasta el 300% a través de un diseño colaborativo de la composición del material, la estructura de la interfaz y el proceso de transmisión electroquímica.

La innovación central de SIRES es la construcción de una estructura de tres capas de elástico completo compuesta por una capa conductora resistente a la tensión, una capa de interfaz ajustable eléctrica y un recubrimiento funcional extensible. A diferencia del diseño tradicional de integrar electrodos rígidos en una base flexible, SIRES integra uniformemente las capas conductoras, de regulación de interfaz y de detección funcional en el sistema de cuerpo elástico, logrando una capa estirable intrínseca y una capa antidesprendimiento de interfaz. Esta estructura permite a la interfaz electroquímica mantener una integridad estructural estable y una salida de señal bajo una gran deformación mecánica.

III. sistemas de materiales: de los nanotubos de carbono a pedot: selección múltiple de pss

Las propiedades de los electrodos electroquímicos flexibles están arraigadas en la coordinación de materiales conductores y sustratos flexibles. Los electrodos electroquímicos flexibles desarrollados independientemente por la compañía están compuestos por un sustrato flexible y una capa funcional conductora en coordinación:

• Nanotubos de carbono (cnt):La conductividad eléctrica es alta y la tenacidad es buena, la conductividad eléctrica del electrodo compuesto de nanotubos de carbono puede alcanzar los 20 S / cm, y la atenuación de las propiedades eléctricas en la deformación es muy pequeña. Adecuado para electrodos flexibles de litio y sensores electroquímicos.
• Grafeno:Alta movilidad de transportistas, adecuada para electrodos flexibles transparentes y supercondensadores. Las películas de Grafeno de una sola capa tienen excelentes propiedades eléctricas y mecánicas.
• PEDOT:PSS：El polímero conductor, con buena flexibilidad, tiene una alta conductividad eléctrica (unos 3.250 S / cm) y una resistencia a la tracción (tensión inicial de grieta superior al 100%) de la película pedot: pss, lo que lo hace sobresalir en el monitoreo electrofisiológico de la epidermis. Adecuado para electrodos de interfaz cerebro - computadora y electrones orgánicos.
• Nanohilos de plata / nanopartículas:Excelente conductividad eléctrica y buena estabilidad de flexión, adecuado para electrodos transparentes flexibles.
• MXene：Alta conductividad eléctrica, adecuada para la detección electroquímica.
• Base flexible:Poliimida (pi, resistencia a altas temperaturas, excelentes propiedades mecánicas), poliéster (pet / pen, transmisión de luz ≥ 85%, bajo costo), elástico (pdms, tpu, etc., estirable, compresible) y otras soluciones.

¿4. rendimiento básico: ¿ a qué deben prestar atención los ingenieros?

V. tres escenarios principales de aplicación: desde los parches de sudor hasta las interfaces neuronales

6. soluciones flexibles de electrodos electroquímicos para la Ciencia y la tecnología avanzadas de la Academia

Fundada en 2016, Advanced Academy (shenzhen) Technology co., Ltd. es una empresa nacional de alta tecnología centrada en el recubrimiento de sustratos flexibles, materiales de blindaje, materiales absorbentes de ondas y recubrimientos de metales preciosos. Los electrodos electroquímicos flexibles desarrollados independientemente por la compañía están compuestos por un sustrato flexible y una capa funcional conductora, rompiendo el defecto de los electrodos rígidos tradicionales de "dureza, fragilidad y vulnerabilidad".

Las competencias básicas de la empresa incluyen:

• Plataforma de proceso:Impresión de malla de alambre (pulpa de plata, pulpa de carbono), evaporación al vacío (pvd), deposición electroquímica, laminación en caliente de rollo a rollo y otros procesos de preparación central.
• Selección del sustrato:Pi, pet, pdms, tpu y otros sustratos flexibles.
• Capa funcional conductora:Nanotubos de carbono, grafeno, PEDOT:PSS、 Línea de nano de plata, mxene y otros materiales.
• Modo de producción:La producción continua de rollos a rollos, la diferencia de temperatura del rollo de calentamiento electromagnético se controla en ± 1 ℃.
• Equipos clave:La tecnología de rodillos de calentamiento electromagnético realiza la producción continua de rollos a rollos, y la diferencia de temperatura se controla en ± 1 ° C para resolver el problema del calentamiento lento y la temperatura desigual del calentamiento tradicional.

VII. observaciones finales

La esencia de los electrodos electroquímicos flexibles es establecer una interfaz de señalización molecular estable, de bajo ruido y amigable con la biología entre dispositivos electrónicos rígidos y tejidos biológicos blandos y dinámicos. Desde el esquema "suave y duro" de integrar electrodos rígidos en una base flexible en los primeros días hasta el diseño "totalmente suave" de todo el elástico y estirable intrínsecamente hoy en día, la dirección de evolución de la tecnología es clara: hacer que los electrodos sean tan suaves como los tejidos, estirados como los tejidos y no fallen en la deformación.

El avance de SIRES para mantener una salida electroquímica estable al 300% de la tensión de tracción marca que los electrodos electroquímicos flexibles están pasando de "estirables" a "resistentes al estiramiento". Comprender el mecanismo físico de la ingeniería de interfaz "resistente a la tensión" - Cómo el aumento del área activa inducido por la tensión y el aumento de la resistencia forman una compensación a nivel de circuito - puede revelar mejor la esencia de esta dirección técnica que simplemente comparar los parámetros del material. En este salto del laboratorio al entorno fisiológico real, la selección de materiales, el diseño de interfaz y el proceso de mecanizado de precisión siempre han sido las variables centrales que determinan el límite superior del rendimiento de los electrodos electroquímicos flexibles.