В настоящее время наиболее эффективный электрод представляет из себя проводящий серебряный диск, контактирующий с кожей. Этот диск не отличается мягкостью или гибкостью, и достаточно плохо прилегает к коже — это означает, что его может быть неудобно носить, и он может отвалиться, если пациент будет относительно подвижным. Кроме того, проводящий гель между диском и кожей быстро высыхает, что приводит к потере сигнала, если его не наносить повторно.
Ученые из США решили разработать менее дорогой, более удобный и лучше прилипающий вариант электрода, который работал бы по крайней мере так же хорошо, как существующие электроды. Для этого они обратились к сахару.
Каждому кубику первоначально придавали форму желаемого электрода, после чего его погружали в жидкий полимер полидиметилсилоксан (PDMS) на два часа. Эта жидкость впитывалась сахаром, попадая в крошечные промежутки между его кристаллов.
После этого, уже трехчасовой процесс отверждения в горячей печи превращал жидкий полимер в эластичное твердое вещество. Для дальнейшего растворения сахара использовалась горячая вода. После растворения сахара водой оставалась только губчатая пористая матрица PDMS. Она обрабатывалась кислородной плазмой, этиленгликолем, и затем губка погружалась в электропроводящий полимер, образовывающий тонкую пленку, покрывающую крошечные поры.
После еще одного сеанса в печи проводящая губка была готова к использованию в качестве электрода.
В ходе испытаний, проведенных на пациентах, было обнаружено, что устройство лучше прилегает и прилипает к коже, чем обычные жесткие металлические электроды. Более того, увеличенная площадь поверхности множества микропор обеспечивает более сильный и качественный электрический сигнал.
Поскольку губка удерживает большое количество проводящего геля, этот гель дольше не высыхает. Кроме того, было обнаружено, что более толстый слой геля губки работает как амортизатор, позволяя электроду поддерживать электрический контакт с кожей при движении пользователя.
В дальнейшем губчатые электроды можно будет использовать при медицинских обследованиях, требующих от пациентов физической нагрузки, и пациентам можно будет носить их в течение длительного времени дома.
Источник: ACS Nano