突破可穿戴电子瓶颈!TKN泰康诺合作团队突破!脑机接口新凝胶,6张图看懂核心优势

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     可穿戴电子、脑机接口要好用,材料是关键!

  TKN泰康诺合作科研团队在《Advanced Functional Materials》(AFM 2025)发布新成果 —— 液态金属嵌入导电气凝胶(LeCA),解决导电、隔热、舒适难兼顾的痛点,为脑机接口实用化提速。

 

01        1 张图懂 LeCA:结构决定性能

    LeCA 能成为脑机接口 “潜力材料”,核心在于独特结构。看这张图,它的四大核心应用与性能一目了然:可做拉伸器件、能监测电生理信号、隔热比棉花强,还能大规模生产,脑机接口需要的,它基本都占了!

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[图 1 LeCA 的结构与性能]

(a 可拉伸器件示意图、b 电生理监测示意图、c 手部隔热对比图、d 大规模薄膜实物图)

 

02         2 步造出新凝胶:工艺藏巧思

    想知道 LeCA 的 “超能力” 从哪来?看这张制备流程图就懂了!

    团队用 “吸湿诱导相分离 + 液态金属沉降”,让 TPU 形成多孔结构,还把液态金属颗粒精准 “锁” 在上层,为后续性能打下基础。

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[图 2 LeCA 制备过程与结构]

(吸湿相分离→金属沉降→溶剂蒸发,最终形成非对称结构)

03          3 分钟做电路:直写工艺超便捷

    脑机接口要采集信号,导电通路得灵活。LeCA 不用复杂加工,用类似 “写字” 的方式就能造电路!没写的地方绝缘,写过的地方液态金属颗粒连接导电,轻松定制信号通路,适配脑机接口复杂需求。

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[图 3 LeCA 直写导电过程]

(a 直写导电原理、b 未烧结颗粒、c 烧结后连接、d 点亮 LED 电路)

04          温差 28℃:隔热守护皮肤

    脑机接口长期戴,设备发热可不行!

    LeCA 上层导电、下层隔热,看热成像图:上层电路 52.2℃时,贴皮肤的下层才 25.1℃,温差超 28℃,再也不怕热量刺激皮肤。

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[图 4 LeCA 隔热效果]

(上层电路温度 52.2℃、下层皮肤接触面温度 25.1℃)

 

05           透气不闷汗:多孔结构会 “呼吸”

    戴脑机接口闷汗?LeCA 的多孔结构能透气!这张透湿性对比图显示,它的透湿率和棉布相当,激光打孔后更优,长期戴也能让皮肤 “呼吸自由”。

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[图 5 LeCA 透湿性对比]

(LeCA 透湿率 0.798kg・m⁻²/ 天,打孔后性能提升)

 

06           信号超精准:肌电监测赢商用电极

    脑机接口要准,信号采集得靠谱!看这张肌电信号图,LeCA 电极采集的信号清晰,信噪比 27.86dB,比商用 Ag/AgCl 电极还高,监测脑电、肌电更可靠。

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[图 6 LeCA 肌电监测性能]

(LeCA 与商用电极信号对比、LeCA 信噪比 27.86dB)

    从结构到工艺,从性能到应用,LeCA 每一步都瞄准脑机接口需求。TKN泰康诺合作团队这一突破,让脑机接口离 “舒适佩戴、精准监测” 更近一步,未来值得期待!

——参考文章——
  1. 「佳作赏析」《AFM》表面限制液态金属颗粒!打造可拉伸、高热绝缘的超强导电气凝胶:http://www.shurl.cc/76b12c6de6f6f0146c93c5f1e1e3b3c7,发布时间为 2025 年 6 月 28 日 10 时 14 分。

  2. 香港城市大学 AFM| 通过液态金属颗粒的表面限制具有高隔热性的可拉伸导电气凝胶:http://www.shurl.cc/24193ba40b9a3069b89023f2c7d65e0d,发布时间为 2025 年 7 月 3 日 8 时 30 分。

  3. 基于液态金属的高电导率凝胶的合成与表征.pdf – 原创力文档(原创力文档):https://m.book118.com/html/2025/0302/7005000145010042.shtm,发布时间为 2025 年 3 月 3 日 0 时 0 分。

  4. Transparent and Bendable Silica Aerogels Integrated with Cs x WO 3 Films for Photothermal Temperature Self – Regulating Systems(ACS Publications):https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsanm.3c04304,发布时间为 2023 年 12 月 4 日 0 时 0 分。

  5. 具有分层结构的高拉伸高导电的水凝胶及其制备方法和应用(X 技术):https://www.xjishu.com/zhuanli/27/202411351898.html,发布时间为 2025 年 1 月 14 日 21 时 41 分。

  6. Stretchable Liquid Metal Films with High Surface Area and Strain Invariant Resistance(Wiley Online Library):https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/admt.202201233,发布时间为 2022 年 12 月 8 日 0 时 0 分 。

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