梳理：大牛Rogers、鲍哲南、王中林、黄维、赵选贺、Joseph Wang、麦立强等近期可穿戴器件研究成果

可穿戴技术，是由麻省理工学院媒体实验室最早在20世纪60年代提出的创新技术。利用该技术，可以把多媒体、传感器和无线通信等技术嵌入人们的衣物中，可支持手势和眼动操作等多种交互方式，主要探索和创造可直接穿戴的智能设备。可穿戴设备多以具备部分计算功能、可连接手机及各类终端的便携式配件形式存在，主流的产品形态包括以手腕为支撑的表和腕带等产品，以脚为支撑的鞋、袜子或者将来的其他腿上佩戴产品，以头部为支撑的眼镜、头盔、头带等产品，以及智能服装、书包、拐杖、配饰等各类非主流产品形态。而科研界和产业界是相辅相成、相互交流和相互促进的，本文总结了科研界学术大咖在可穿戴器件领域的科研新进展，希望对从事可穿戴器件科研的你有所启发。

1、Nature Medicine：用于新生儿和儿科重症监护病房的高级无线生理监测的皮肤接口生物传感器

美国西北大学John A. Rogers院士团队与合作者提供了一种无线，非侵入性技术，不仅可以提供与现有临床标准相当的心率，呼吸频率，温度和血液氧合水平的测量值，而且还提供了一系列重要的附加功能，并在NICU和PICU中得到了先导临床研究数据的支持。这些新方式包括跟踪运动和身体朝向，量化皮肤对皮肤护理的生理益处，捕获心脏活动的声学特征，记录与哭声的音调和时间特征相关的声音生物标志物以及监测收缩压的可靠替代物。能够监测额外的这些信息，有望帮助及早发现与产伤、脑损伤、疼痛或压力相关的并发症。在一项包括50名重症婴幼儿的试验中，研究人员发现这种生物传感器贴片与标准的临床监测系统相比，表现出高级别的可靠性和准确性。这些技术平台有可能大大提高新生儿和儿科重症监护的质量。

文献链接：

https://doi.org/10.1038/s41591-020-0792-9

2、Nat. Rev. Mater：用于植入式和可穿戴式光学保健设备的多功能材料

斯坦福大学鲍哲南院士和Sei Kwang Hahn教授等团队合作综述了用于开发可植入和可穿戴光子保健设备的最新多功能材料，并讨论了进一步平移应用所需的特性。传统上，这些方法是通过使用放置在诊所或患者床旁的仪器来实现的。但是，材料和移动设备的最新进展正在加速可植入和可穿戴光学保健设备的发展，为无创即时检验和个性化医学铺平了道路。多功能材料可以诱导和调节生物组织中基于光的反应。研究人员还回顾了代表性的可植入和可穿戴医疗设备的特性和功能。最后，研究人员提出了改进此类设备的未来研究方向，并概述了它们在移动医疗和个性化医疗中的使用前景。

文献链接：

https://www.nature.com/articles/s41578-019-0167-3

3、AFM：基于无溶剂离子导电弹性体电极的可拉伸、透明和热稳定的摩擦电纳米发电机

中国科学院北京纳米能源与系统研究所的王中林院士、蒲雄研究员等研究人员报告了一种离子摩擦电纳米发电机（iTENG），该技术通过使用介电弹性体作为带电层和离子导电弹性体作为电极，能够实现生物机械能的收集和触摸感应。同时实现了超高拉伸性和高透明性。像皮肤一样柔软的纳米发电机能够输出高达95 V的开路电压和55.9 mW m^-2的瞬时面积功率密度。更重要的是，消除了先前报道的水凝胶的脱水限制。ICE直到335°C都是热稳定的，基于ICE的iTENG（ICE-iTENG）即使在100°C下保持15 h也不会表现出输出性能下降。此外，基于ICE-iTENG的传感器具有三角形金字塔表面作为带电层，可以感应低至0.4 kPa的压力。该研究提出了一种可超级伸展，生物相容，透明且对环境稳定的能量收集器和触摸传感器，表明即使在相对较高的温度下，它们也可能应用在智能人造皮肤，软机器人，功能显示器和可穿戴电子产品。

文献链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201909252

4、ACS Nano：用于柔性电致发光器件的可持续透明鱼胶膜

南京工业大学黄维院士、刘举庆教授和于海东教授等人通过溶液浇铸法成功地制备了高度透明和柔性的FG薄膜。所制得的FG薄膜具有高度的柔性，并且胶膜的厚度和柔性也易调节。它在可见光谱中的表面粗糙度也低至0.5 nm，透光率高达91.1％。通过使用嵌入Ag NWs的FG薄膜作为导电电极，制造了一种柔性，可回收和可生物降解的ACEL器件。当在300 V的电压和400 Hz的频率下工作时，该设备显示的亮度高达56 cd m^-2。此外，该装置具有高度的柔性，并且在1000次弯曲循环后亮度仍是稳定的。这项工作表明，FG膜是柔性电子产品，特别是ACEL器件的有潜力的候选者。FG薄膜在柔性电子领域的其他应用可能在不久的将来得到扩展。

文献链接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b09880

5、Small：具有高能量密度和出色可靠性的可穿戴纺织基Co-Zn碱性微电池

武汉理工大学麦立强教授、何亮等研究人员提出了一种简便可行的方法，并采用新颖的器件设计来制造高性能的平面内Co-Zn碱性微电池。CH @ NC-LDH @ NT核壳电极是通过化学镀结合水热法和电沉积法制备的。由于3D高速电子传输网络和分层核壳结构的协同效应，Co-Zn微电池可提供高性能。此外，研究人员通过采用激光雕刻方法和传递模塑工艺，分别制造了集成的微电极和柔性图案化的容器。合理的沟槽型配置可以有效地防止由于电极接触引起的短路。组装好的Co-Zn碱性微电池可提供出色的能量/功率密度（0.17 mWh cm^-2 / 14.4 mW cm^-2）和出色的循环稳定性（800个循环中的容量保持率达71％）。该研究工作演示了微电池的巧妙制造工艺以及合理的设备设计，从而为在柔性和便携式电子产品中开发微器件提供了新的策略。

文献链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202000293

6、Science Advances：湿导电聚合物在各种基材上的强粘合力

美国麻省理工学院赵选贺教授等人提出了一种通用而又简单的方法，即通过中间的亲水性聚合物粘合剂层来实现各种湿导电聚合物在不同基材上的牢固粘合。研究人员提出的方法可以在各种绝缘和导电衬底（包括玻璃，PDMS，聚酰亚胺，ITO和金）以及具有代表性的生物电子设备上，将各种湿导电聚合物（如PEDOT：PSS，PPy和PAni）牢固地集成到界面上。粘附在基材上的所得导电聚合物在不影响导电聚合物的电学或机械性能的情况下，具有出色的粘合性能（超过120 kPa的剪切强度）以及出色的机械和电化学稳定性。该方法与用于导电聚合物的各种制造方法兼容，包括溶剂浇铸和电沉积，并允许使用可商购的材料（例如亲水性PU和导电聚合物），从而在生物电子设备中广泛应用。这项研究不仅提供了一种简单而有效的方法来解决生物聚合物中导电聚合物集成的问题，而且还提供了在各种水凝胶与基材之间实现牢固粘合的通用策略。

文献链接：

https://doi.org/10.1126/sciadv.aay5394

7、JACS：可穿戴式微针传感器阵列上阿片类药物与神经类药物的连续监测

美国加利福尼亚大学Joseph Wang院士等研究人员提出了在单个可穿戴平台上同时微创检测芬太尼和OP神经制剂的微针传感器阵列。最终的微针传感器阵列能够区分出过量阿片类药物和神经毒物中毒的发生，即能够迅速地识别出这种未知的暴露，并立即进行治疗。新的微针传感器阵列平台在模拟琼脂糖凝胶中对OPi和OP目标显示出优异的分析性能，包括高灵敏度，选择性和稳定性。此外，尽管阿片类药物微针传感器可以根据其独特的氧化还原特征检测芬太尼，并根据不同的电位测量吗啡和去甲芬太尼，但它并不是通用的阿片类药物检测器。这种多模式可穿戴传感平台在现场环境中对药物和神经制剂的暴露提供及时的反馈和适当的对策具有很大的潜力。在概念验证演示中获得的令人鼓舞的分析结果为快速“感知并采取行动”的闭环可穿戴系统以及及时采取对策（从同一微针贴片释放解毒剂）提供了新的可能性。因此，未来的工作将包括对新的微针贴片进行详细的动物研究，并将其与及时的治疗体系结合起来。

文献链接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c01883

本文由eric供稿。

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