具有高湿态黏附与抗溶胀特性的聚电解质水凝胶传感界面构建及应用OA
目的针对传统水凝胶电极在长时表面肌电(sEMG)监测中因溶胀导致的界面接触失稳与信号失真问题,制备了一种聚电解质增强型抗溶胀柔性电极并构建了肌肉疲劳监测系统。方法采用聚乙烯醇(PVA)与明胶(Gelatin)构建物理骨架,引入[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵(AETMAC)与聚丙烯酸钠(PAAS)形成离子导电网络,利用PAAS的渗透压机制抑制溶胀;通过部分还原氧化石墨烯(p-rGO)与单宁酸(TA)进行表面功能化改性,以提升材料的导电性与界面黏附力。基于该电极构建了针对疲劳特征频段(20~150 Hz)的采集终端,联合时频域特征评估肌肉疲劳。结果实验表明,该电极离子电导率达1.54 S/m,皮肤黏附力为11.36 kPa;在生理盐水中浸泡160 h后的平衡溶胀率仅为4.36%,表现出优异的湿环境稳定性。监测系统在450 Hz采样率下实现了约36 dB信噪比的高保真信号采集,并成功捕捉到疲劳引起的中值频率由64.2 Hz向58.3 Hz的漂移。结论该电极有效解决了传统湿电极在湿环境下易溶胀和界面失稳的问题,结合所构建的系统实现了肌肉疲劳的精确量化评估,在可穿戴健康监测及人机交互界面领域具有应用价值。
王宇盈;周文强;蒋金;林海默;傅诗铭;郑高峰;张陈涛
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信息技术与安全科学
表面肌电聚电解质水凝胶界面黏附抗溶胀双网络结构疲劳评估
《表面技术》 2026 (14)
P.166-175,10
福建省医药卫生科技领域创新联合资金项目(2025Y9591)福建省科技重大专项(2024HZ022013)国家自然科学基金项目(52575458,52405424)。
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