一种超疏水高导电柔性干电极及其制作方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115844411A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202310151137.6(22)申请日2023.02.22(71)申请人季华实验室地址528200广东省佛山市南海区桂城街道环岛南路28号(72)发明人宾剑雄牛兰康晓洋张立华(74)专利代理机构佛山市海融科创知识产权代理事务所(普通合伙)44377专利代理师莫荣津(51)Int.Cl.A61B5/268(2021.01)A61B5/266(2021.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种超疏水高导电柔性干电极及其制作方法(57)摘要本发明公开了一种超疏水高导电柔性干电极及其制作方法，属于生物电极领域，步骤包括，制备导电且单面具有仿生荷叶结构的聚合物薄膜；制备孔洞石墨烯；在孔洞石墨烯表面生长氧化锌纳米线；用导电聚合物包覆氧化锌纳米线和孔洞石墨烯，得到有源层；用导电凝胶将聚合物薄膜非仿生荷叶结构的一面与有源层结合在一起，组装成超疏水高导电柔性干电极。利用氧化锌纳米线增大石墨烯的比表面积，利用导电聚合物保护孔洞石墨烯和氧化锌纳米线，具有更强的柔性和变形能力；聚合物薄膜无仿生荷叶结构的一面与有源层紧密结合，有仿生荷叶结构的一面为有源层阻隔汗液；在实现柔性的同时，还兼具自清洁防污染，高韧性，低阻抗，高信噪比和抗运动伪影等功能。CN115844411ACN115844411A权利要求书1/2页1.一种超疏水高导电柔性干电极制作方法，其特征在于，包括以下步骤：制备导电且单面具有仿生荷叶结构的聚合物薄膜；对石墨烯改性，得到孔洞石墨烯；在所述孔洞石墨烯表面生长氧化锌纳米线；用导电聚合物包覆所述氧化锌纳米线和所述孔洞石墨烯，得到有源层；用导电凝胶将所述聚合物薄膜非仿生荷叶结构的一面与所述有源层结合在一起，组装成所述超疏水高导电柔性干电极。2.根据权利要求1所述的超疏水高导电柔性干电极制作方法，其特征在于，所述聚合物薄膜的材质包括PPy或PEDOT，或者PPy、PEDOT、PVDF、EcoFlex中一者与导电填料的混合物。3.根据权利要求2所述的超疏水高导电柔性干电极制作方法，其特征在于，所述制备导电且单面具有仿生荷叶结构的聚合物薄膜的步骤包括：将荷叶底面朝下地连接到硅片上；将硬PDMS涂到所述荷叶的顶面并固化；将硬PDMS剥离所述荷叶；配制含有EcoFlex和所述导电填料的混合液，将所述混合液涂到所述硬PDMS剥离出来后暴露的一面上；热硬化处理后除去硬PDMS，得到所述聚合物薄膜。4.根据权利要求3所述的超疏水高导电柔性干电极制作方法，其特征在于，所述用导电凝胶将所述聚合物薄膜非仿生荷叶结构的一面与所述有源层结合在一起的步骤之前，还包括对所述聚合物薄膜进行预处理的步骤：将所述聚合物薄膜暴露于氧气等离子体中2min‑5min；将所述聚合物薄膜和三氯氢硅溶液插入干燥器中进行真空蒸发，得到新的聚合物薄膜。5.根据权利要求2所述的超疏水高导电柔性干电极制作方法，其特征在于，所述导电填料包括银纳米线、银纳米片或碳纳米管，所述导电填料占所述聚合物薄膜质量的23%‑38%。6.根据权利要求1所述的超疏水高导电柔性干电极制作方法，其特征在于，所述对石墨烯改性，得到孔洞石墨烯的步骤包括：搅拌过氧化氢和石墨烯形成悬浮液，加入到高压反应釜中以180℃处理6小时，自然冷却到室温后用纯水洗涤石墨烯并干燥，将干燥物压成薄片，得到所述孔洞石墨烯。7.根据权利要求1所述的超疏水高导电柔性干电极制作方法，其特征在于，所述在所述孔洞石墨烯表面生长氧化锌纳米线的步骤包括：将所述孔洞石墨烯浸渍在乙酸锌的乙醇溶液中20min，然后在100℃的环境中干燥，浸渍‑干燥共重复三次，得到含有ZnO籽晶层的孔洞石墨烯；将所述含有ZnO籽晶层的孔洞石墨烯放入0.025M六水合硝酸锌和0.025M六亚甲基四胺的水溶液中，以95℃处理6h‑10h，然后干燥，得到所述氧化锌纳米线。8.根据权利要求1所述的超疏水高导电柔性干电极制作方法，其特征在于，所述用导电聚合物包覆所述氧化锌纳米线和所述孔洞石墨烯，得到有源层的步骤中，在三电极电池中进行电化学聚合，以Ag/AgCl电极为参比电极，以表面生长有所述氧化锌纳米线的所述孔洞石墨烯为工作电极，以导电聚合物单体溶液为电解液，交流电源电压15V，频率50Hz，聚合时2CN115844411A权利要求书2/2页间30min。9.根据权利要求1所述的超疏水高导电柔性干电极制作方法，其特征在于，所述用导电凝胶将所述聚合物薄膜非仿生荷叶结构的一面与所述有源层结合在一起，组装成所述超疏水高导电柔性干电极的步骤包括：裁剪所述有源层和所述聚合物薄膜，使所述有源层的轮廓小于所述聚合物薄膜的轮廓；将所述聚合物薄膜非仿生荷叶结构