梳理：大牛Rogers、鮑哲南、王中林、黃維、趙選賀、Joseph Wang、麥立強等近期可穿戴器件研究成果

可穿戴技術，是由麻省理工學院媒體實驗室最早在20世紀60年代提出的創新技術。利用該技術，可以把多媒體、傳感器和無線通信等技術嵌入人們的衣物中，可支持手勢和眼動操作等多種交互方式，主要探索和創造可直接穿戴的智能設備。可穿戴設備多以具備部分計算功能、可連接手機及各類終端的便攜式配件形式存在，主流的產品形態包括以手腕為支撐的表和腕帶等產品，以腳為支撐的鞋、襪子或者將來的其他腿上佩戴產品，以頭部為支撐的眼鏡、頭盔、頭帶等產品，以及智能服裝、書包、拐杖、配飾等各類非主流產品形態。而科研界和產業界是相輔相成、相互交流和相互促進的，本文總結了科研界學術大咖在可穿戴器件領域的科研新進展，希望對從事可穿戴器件科研的你有所啟發。

1、Nature Medicine：用于新生兒和兒科重癥監護病房的高級無線生理監測的皮膚接口生物傳感器

美國西北大學John A. Rogers院士團隊與合作者提供了一種無線，非侵入性技術，不僅可以提供與現有臨床標準相當的心率，呼吸頻率，溫度和血液氧合水平的測量值，而且還提供了一系列重要的附加功能，并在NICU和PICU中得到了先導臨床研究數據的支持。這些新方式包括跟蹤運動和身體朝向，量化皮膚對皮膚護理的生理益處，捕獲心臟活動的聲學特征，記錄與哭聲的音調和時間特征相關的聲音生物標志物以及監測收縮壓的可靠替代物。能夠監測額外的這些信息，有望幫助及早發現與產傷、腦損傷、疼痛或壓力相關的并發癥。在一項包括50名重癥嬰幼兒的試驗中，研究人員發現這種生物傳感器貼片與標準的臨床監測系統相比，表現出高級別的可靠性和準確性。這些技術平臺有可能大大提高新生兒和兒科重癥監護的質量。

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

2、Nat. Rev. Mater：用于植入式和可穿戴式光學保健設備的多功能材料

斯坦福大學鮑哲南院士和Sei Kwang Hahn教授等團隊合作綜述了用于開發可植入和可穿戴光子保健設備的最新多功能材料，并討論了進一步平移應用所需的特性。傳統上，這些方法是通過使用放置在診所或患者床旁的儀器來實現的。但是，材料和移動設備的最新進展正在加速可植入和可穿戴光學保健設備的發展，為無創即時檢驗和個性化醫學鋪平了道路。多功能材料可以誘導和調節生物組織中基于光的反應。研究人員還回顧了代表性的可植入和可穿戴醫療設備的特性和功能。最后，研究人員提出了改進此類設備的未來研究方向，并概述了它們在移動醫療和個性化醫療中的使用前景。

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

3、AFM：基于無溶劑離子導電彈性體電極的可拉伸、透明和熱穩定的摩擦電納米發電機

中國科學院北京納米能源與系統研究所的王中林院士、蒲雄研究員等研究人員報告了一種離子摩擦電納米發電機（iTENG），該技術通過使用介電彈性體作為帶電層和離子導電彈性體作為電極，能夠實現生物機械能的收集和觸摸感應。同時實現了超高拉伸性和高透明性。像皮膚一樣柔軟的納米發電機能夠輸出高達95 V的開路電壓和55.9 mW m^-2的瞬時面積功率密度。更重要的是，消除了先前報道的水凝膠的脫水限制。ICE直到335°C都是熱穩定的，基于ICE的iTENG（ICE-iTENG）即使在100°C下保持15 h也不會表現出輸出性能下降。此外，基于ICE-iTENG的傳感器具有三角形金字塔表面作為帶電層，可以感應低至0.4 kPa的壓力。該研究提出了一種可超級伸展，生物相容，透明且對環境穩定的能量收集器和觸摸傳感器，表明即使在相對較高的溫度下，它們也可能應用在智能人造皮膚，軟機器人，功能顯示器和可穿戴電子產品。

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

4、ACS Nano：用于柔性電致發光器件的可持續透明魚膠膜

南京工業大學黃維院士、劉舉慶教授和于海東教授等人通過溶液澆鑄法成功地制備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，并且膠膜的厚度和柔性也易調節。它在可見光譜中的表面粗糙度也低至0.5 nm，透光率高達91.1％。通過使用嵌入Ag NWs的FG薄膜作為導電電極，制造了一種柔性，可回收和可生物降解的ACEL器件。當在300 V的電壓和400 Hz的頻率下工作時，該設備顯示的亮度高達56 cd m^-2。此外，該裝置具有高度的柔性，并且在1000次彎曲循環后亮度仍是穩定的。這項工作表明，FG膜是柔性電子產品，特別是ACEL器件的有潛力的候選者。FG薄膜在柔性電子領域的其他應用可能在不久的將來得到擴展。

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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紡織基Co-Zn堿性微電池

武漢理工大學麥立強教授、何亮等研究人員提出了一種簡便可行的方法，并采用新穎的器件設計來制造高性能的平面內Co-Zn堿性微電池。CH @ NC-LDH @ NT核殼電極是通過化學鍍結合水熱法和電沉積法制備的。由于3D高速電子傳輸網絡和分層核殼結構的協同效應，Co-Zn微電池可提供高性能。此外，研究人員通過采用激光雕刻方法和傳遞模塑工藝，分別制造了集成的微電極和柔性圖案化的容器。合理的溝槽型配置可以有效地防止由于電極接觸引起的短路。組裝好的Co-Zn堿性微電池可提供出色的能量/功率密度（0.17 mWh cm^-2 / 14.4 mW cm^-2）和出色的循環穩定性（800個循環中的容量保持率達71％）。該研究工作演示了微電池的巧妙制造工藝以及合理的設備設計，從而為在柔性和便攜式電子產品中開發微器件提供了新的策略。

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

6、Science Advances：濕導電聚合物在各種基材上的強粘合力

美國麻省理工學院趙選賀教授等人提出了一種通用而又簡單的方法，即通過中間的親水性聚合物粘合劑層來實現各種濕導電聚合物在不同基材上的牢固粘合。研究人員提出的方法可以在各種絕緣和導電襯底（包括玻璃，PDMS，聚酰亞胺，ITO和金）以及具有代表性的生物電子設備上，將各種濕導電聚合物（如PEDOT：PSS，PPy和PAni）牢固地集成到界面上。粘附在基材上的所得導電聚合物在不影響導電聚合物的電學或機械性能的情況下，具有出色的粘合性能（超過120 kPa的剪切強度）以及出色的機械和電化學穩定性。該方法與用于導電聚合物的各種制造方法兼容，包括溶劑澆鑄和電沉積，并允許使用可商購的材料（例如親水性PU和導電聚合物），從而在生物電子設備中廣泛應用。這項研究不僅提供了一種簡單而有效的方法來解決生物聚合物中導電聚合物集成的問題，而且還提供了在各種水凝膠與基材之間實現牢固粘合的通用策略。

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

7、JACS：可穿戴式微針傳感器陣列上阿片類藥物與神經類藥物的連續監測

美國加利福尼亞大學Joseph Wang院士等研究人員提出了在單個可穿戴平臺上同時微創檢測芬太尼和OP神經制劑的微針傳感器陣列。最終的微針傳感器陣列能夠區分出過量阿片類藥物和神經毒物中毒的發生，即能夠迅速地識別出這種未知的暴露，并立即進行治療。新的微針傳感器陣列平臺在模擬瓊脂糖凝膠中對OPi和OP目標顯示出優異的分析性能，包括高靈敏度，選擇性和穩定性。此外，盡管阿片類藥物微針傳感器可以根據其獨特的氧化還原特征檢測芬太尼，并根據不同的電位測量嗎啡和去甲芬太尼，但它并不是通用的阿片類藥物檢測器。這種多模式可穿戴傳感平臺在現場環境中對藥物和神經制劑的暴露提供及時的反饋和適當的對策具有很大的潛力。在概念驗證演示中獲得的令人鼓舞的分析結果為快速“感知并采取行動”的閉環可穿戴系統以及及時采取對策（從同一微針貼片釋放解毒劑）提供了新的可能性。因此，未來的工作將包括對新的微針貼片進行詳細的動物研究，并將其與及時的治療體系結合起來。

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

本文由eric供稿。

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