在科技日新月异的今天，可穿戴电子设备逐渐成为大多数人生活中不可或缺的一部分。从智能手表监测健康数据到智能衣物提供舒适体验，这些创新产品正在改变着我们的生活。然而长期以来，一个关键的技术难题限制了可穿戴电子设备的发展，那就是传统电极材料的僵硬性。

  柔软弹性电极材料的出现为这一困境带来了转机。日前，《科学·机器人》期刊发表一项最新科研成果，美国加州大学圣迭戈分校科学家研制了一种既导电又可拉伸的聚合物电极材料开发的可穿戴电子设备，不会增加佩戴者的不适感。

  传统的电极材料，如金属和刚性无机化合物，虽然在导电性方面表现出色，但它们的机械性能无法满足可贴身穿戴设备的需求。人体皮肤柔软且具有弹性，而僵硬的电极材料无法与皮肤紧密贴合，容易导致信号采集不准确和不稳定。这对于依赖精确生物信号监测的可穿戴设备，如心率监测器和血糖仪，是一个严峻的考验。

  为了解决传统电极材料的局限性，科学家们致力于研发各种柔软弹性电极材料。目前，主要的柔软弹性电极材料包括导电聚合物和碳纳米材料，如石墨烯和碳纳米管。

  导电聚合物具有良好的柔韧性和可加工性，其电导率可以通过化学掺杂或结构设计进行调控。例如，聚苯胺、聚噻吩等导电聚合物，在拉伸和弯曲状态下仍能保持较好的导电性，并可通过溶液加工的方法制备成薄膜或纤维，适用于大面积可穿戴电子设备。

  作为碳纳米材料的代表，石墨烯和碳纳米管具有优异的导电性、机械强度和柔韧性。石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有极高的载流子迁移率和出色的柔韧性;碳纳米管则是一维的纳米材料，长径比大，能在弯曲和拉伸时保持良好的导电性能。科研人员将这些碳纳米材料与聚合物复合，可制备出高性能的柔软弹性电极。

  制备柔软弹性电极材料的方法多种多样。化学合成法是制备导电聚合物的常用方法，通过控制反应条件和反应物的比例，可以精确地合成具有特定结构和性能的柔软弹性电极材料。例如，在合成导电聚合物时，可通过调整掺杂剂的种类和浓度来优化其导电性和柔韧性。溶液加工法是一种简单、低成本，且易于大规模生产的方法。例如，科研人员将导电聚合物溶解在适当的溶剂中，通过旋涂、喷墨打印或丝网印刷等方式，可将其制备成薄膜或图案。同样，碳纳米管和石墨烯也可以通过溶液加工法制备成柔软弹性电极。

  柔软弹性电极材料的出现为可穿戴电子设备带来了广泛的应用前景。在健康监测领域，柔软弹性电极可集成到智能手环、智能贴片和智能衣物中，实时监测心率、血压、血糖、体温等生理参数。这些电极能紧密贴合皮肤，准确采集生物信号，为医疗诊断和健康管理提供可靠的数据支持。在运动追踪方面，可穿戴设备中的柔软弹性电极，可以监测运动员的动作、姿势和肌肉活动，帮助他们优化训练方案，提高运动表现，同时降低受伤的风险。在人机交互领域，柔软弹性电极材料可应用于智能手套、智能表带等设备，实现更加自然和直观的操作方式。例如，通过检测手指的弯曲和触摸动作，柔软弹性电极材料可实现对电子设备的控制。此外，它们还可用于能量收集和存储设备，如柔性太阳能电池和超级电容器，为可穿戴设备提供持续的能源供应。

  未来，柔软弹性电极材料将不断创新和完善，使可穿戴电子设备变得更加轻薄、舒适、智能和多功能。它们不仅仅是我们生活中的辅助工具，更有可能成为我们身体的一部分，为人们的健康、工作和娱乐带来前所未有的便利和体验。

  作者：李传福

  编辑：王   珊

  审核：贾慧娟