技术科普 | 柔性电化学传感器的常用材料有哪些?

柏医健康 862 2024-05-16

为满足柔性电化学传感器轻薄、拉伸性好、绝缘耐腐蚀等要求,所需基底材料应具有方便易得、化学性质稳定和热稳定性好等优点,本篇文章带大家了解下柔性可穿戴电化学传感器的常用基底材料。

聚酰亚胺

聚酰亚胺(PI)由于其刚性的芳杂环结构,是目前耐热性能最好的聚合物材料之一,其Tg可以达到350℃或更高。同时,PI还具有优异的热稳定性、良好的耐化学性、良好的介电性能、突出的机械强度等综合性能,是一种广泛应用于各个行业的工程材料,其优异的热稳定性特别适合用于作为可穿戴电化学传感器的基底。

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柏医健康自主研发的PI电极

聚酯薄膜

由酯基联接构成的一类高聚物叫做聚酯。一般是采用二元酸、醇或多元酸、醇缩聚反应得到。聚酯材料凭借其良好的力学、稳定、耐溶剂等性能,在可穿戴电化学传感器基底构造方面具有举足轻重的地位。目前应用最广的聚酯产品包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等。聚酯薄膜本身并不导电,通常通过丝网印刷技术或真空过滤将纳米导电材料如炭黑、碳纳米管、石墨烯等薄膜均匀沉积到膜过滤器上,然后将其转移到聚酯薄膜上,作为柔性可穿戴传感器的传感元件。

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柏医健康自主研发的PET丝印电极

纸张

纸张主要由纤维素或纤维素酯构成,使用纸张作为构建传感器的柔性基底是因为它们易获得、重量轻、成本低、贴合人体曲线、便携性、生物识别分子固定的兼容性。

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纸基传感器

水凝胶

水凝胶基(例如PDMS、壳聚糖等)具有交联分子链,分子相互作用相对较弱,因此能提供更大的拉伸性。这些材料具有极低的弹性模量(与人体组织相当)、较大的弹性拉伸性、良好的生物相容性,既具备足够的柔性又坚固耐用,在生物传感器和生物医学领域引起了广泛关注。

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具有单/双电极两种工作模式的水凝胶压力传感器

碳材料

柔性可穿戴电子传感器常用的碳材料有碳纳米管和石墨烯等。碳纳米管具有结晶度高、导电性好、比表面积大、微孔大小可通过合成工艺加以控制、比表面利用率可达100%的特点。

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碳纳米管薄膜材料

柔性基底不同方法之间的特征比较

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小结

现如今柔性电化学传感器在生物医药、生命健康等领域拥有广泛应用,众多研究者都通过寻找各种基底材料、不同的工艺处理、不同的设计,研发高质量、高性能、高灵敏度的柔性电化学传感器,柏医健康也将持续在生物电子领域开展研发与创新,为医疗器械产业赋能。

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