来源：万青张 科学家们在宾夕法尼亚州立大学开发了一种新型导电墨水，可以直接涂在皮肤上，形成色彩丰富的定制设计，在干燥后转变为功能电极，用于生物监测。他们在《国家科学院院刊》（PNAS）上发表了一篇新论文，描述了他们的工作。正如之前报道的，贴在皮肤上的表皮电子设备（电子纹身，e-tattoos）已经存在了十多年。这种所谓的电子纹身无需胶粘剂就能连接到皮肤上，几乎无法察觉，并通常通过临时纹身贴附，可以使用内嵌电路元件的超薄聚合物进行电测量（以及其他测量，例如温度和应变）。然而，这些电子纹身有其局限性，最显著的就是它们在弯曲和/或有毛发的表面上效果不佳，并且需要根据个人设计电极位置以覆盖更大的面积，因为生物信号是空间分布的。因此，科学家们正在积极创新。例如，在2024年，研究人员开发了可打印在头皮上的特殊聚合物导电墨水，以测量脑电波，即使在有头发的情况下。这可能在未来的某一天让移动脑电图监测能够在临床环境之外进行，以及其他潜在的应用。宾州州立大学机械工程师Larry Cheng，是PNAS新论文的合著者，已经在生物监测应用的电极设计方面工作了超过10年，包括脑电图（EEG）、心电图（ECG，心脏活动）和肌电图（EMG，肌肉收缩）。使用金属等刚性材料可以制造出稳定的生物监测仪，但它在穿戴者过度运动时（例如锻炼时）容易脱落。近年来，水凝胶作为替代材料出现，因为它们能够吸收水分，在运动时与身体皮肤一起膨胀和拉伸。但是水凝胶在长期使用后会迅速降解并失去这些优点。就像面部化妆一样，汗水或头发也会降低生物信号记录的准确性。这是因为商业电极是预制的然后应用于皮肤，产生一个空气间隙，从而削弱传感器读数。Cheng等人决定开发他们的导电墨水来解决这个问题。他们将几种不同类型的聚合物和酸性添加剂混合在水基的乙醇/聚乙烯醇溶液中。PEDOT:PSS——也就是聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚（聚苯乙烯磺酸盐）——提供了电导率，结合DBSA（4-十二烷基苯磺酸），后者还作为增塑剂赋予墨水灵活性。