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將生物系統(tǒng)與電子設備整合能夠改變人們與環(huán)境的連接和互動，提供健康和環(huán)境監(jiān)測。這項技術的目標是最小化對生物本身的侵擾，實現(xiàn)設備與生物結構的無縫融合。雖然薄膜技術具有一定的靈活性，但透氣性較差；而電子紡織品雖透氣，卻由于纖維尺寸較大，難以緊密結合。最新的可拉伸電子和電子皮膚技術已實現(xiàn)對皮膚幾乎無感的透氣效果，但要全面實現(xiàn)無感仍面臨挑戰(zhàn)，并且這些設備的部署可能影響敏感表面。此外，因相關制造過程消耗大量資源，環(huán)境成本高，所以開發(fā)這些技術時必須考慮可持續(xù)性。

劍橋大學一課題組報告了自適應打印“無感”電子皮膚從而對生命系統(tǒng)實現(xiàn)感知增強。利用自適應原位纖維打印技術，無基底的基于PEDOT：PSS的開放式纖維網絡可被個性化的直接打印在生物表面，包括指尖、小雞胚胎和植物，并自動實現(xiàn)緊密貼合和個性化匹配。研究團隊利用可定制的纖維網絡來創(chuàng)建可記錄心電圖和肌電信號的皮膚電極、皮膚門控有機電化學晶體管以及增強觸摸和植物界面。研究還還表明，纖維可用于連接預制微電子和電子紡織品，而且纖維可以修復、升級和回收。相關成果以“Imperceptible augmentation of living systems with organic bioelectronic fibres”為題發(fā)表在《Nature Electronics》上。

基于有機導電微納米纖維的無襯底電子皮膚可以個性化適配于多種生物組織，利用預干燥溶液的黏彈性和表面潤濕特性，創(chuàng)建超貼合和自黏附的傳感界面。該方法克服了預制接口的材料限制，降低了對材料拉伸性和復雜打印路徑的要求，實現(xiàn)了剛性到柔性設備的耦合。目前，生物電子纖維的拉伸性受材料特性限制，但通過設計圖案和取向可增強至15%。未來可通過與彈性體結合進一步增強拉伸性，并通過混合各種纖維材料定制功能和穩(wěn)定性。

圖 1：有機生物電子纖維在不知不覺中增強了生物信號

圖2：有機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的皮膚電極

圖4：電子皮膚實現(xiàn)增強感知

圖 5：適應性強、用途廣泛且可重構的光纖耦合

來源：高分子科學前沿