用于医疗应用的粘性纯导电聚合物水凝胶

电子技术和人工智能（AI）工具的飞速发展，为广泛应用技术的开发提供了有趣的机会。这些应用包括旨在辅助治疗疾病、监测生物过程或增强人类能力的植入式设备。首尔国立大学、韩国科学技术院（KAIST）、建国大学和汉阳大学的研究人员，最近在一种纯导电聚合物的基础上创造出了一种新型水凝胶，可用于制造生物兼容设备。

激光制备的导电水凝胶微图案，即使在严酷的机械刺激下也能强力粘附在各种聚合物基底上

发表在《自然电子学》上的一篇论文介绍了这种水凝胶，与过去开发的其他类似材料相比，这种水凝胶更容易生产，也更适合特定应用。

该论文的合著者Seung Hwan Ko表示：“直接植入人体的电子器件还无法摆脱传统硬质材料的束缚，因此在长期植入的情况下，诸如与软性生物组织的机械不匹配引起的免疫反应等副作用，都是至关重要的风险。为了解决这个问题，我们正在使用与人体特性相似（如低杨氏模量、高含水量）的软材料开发电子器件，但它们面临着在潮湿生理环境中器件性能差、机械稳定性弱的限制。”

五年多来，Ko和他的合作者一直在开发新的软材料，他们采用了各种加工技术，以确保这些材料在人体内部等潮湿环境中的稳定性。研究团队最近的研究重点是水凝胶，这是一种与人体最相似的人造材料，其特点是所谓的杨氏模量低（即受力时承受长度变化的能力）和含水量高。

“为了确保导电水凝胶的高导电性，我们没有使用绝缘聚合物，而只处理了纯导电聚合物（PEDOT:PSS），”Ko解释说，“研究的主要目标是制造极其稳定的导电水凝胶电子器件，确保水凝胶器件的电气性能大大超过目前的器件，并以简单的工艺在微米尺度上实现这些特性。”

在2022年发表的一篇论文中，研究人员介绍了一种导电水凝胶微图案化工艺，该工艺需要激光诱导PEDOT:PSS分离。然而，又厚又黑的PEDOT:PSS很容易吸收大多数波长的可见光，因此他们发现之前的技术无法为基底提供光热能量，也无法形成牢固的结合。

Ko说：与2022年发表的论文一样，人们普遍担心现有的大多数导电水凝胶电子元件无法克服实际使用的局限性，因为湿体内的基底很容易分层。在新论文中，我们找到了在“界面”上解决这一问题的灵感。想法是通过将激光的光热能量集中在界面上，使PEDOT:PSS与基底直接结合。

作者：Ingrid Fadelli

来源：荣格-《国际工业激光商情》

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