作者

杨家伟，王宗磊，叶辛元，张钰洁，王玉丽，李乐祺，颜文卿，周鹏程，纪梓翀，徐煜淼，王铭喆，郑梅琼，何雪忠，Hossam Haick, 王燕*

机构

广东以色列理工学院

Citation

Jiawei Yang et al. 2026. Gas-permeable and anti-freezing organohydrogel epidermal electrodes for long-term health monitoring. Int. J. Extrem. Manuf. 8 025503.

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https://doi.org/10.1088/2631-7990/ae2577

撰稿 | 文章作者

1.文章导读

针对水凝胶生物电子器件在长期连续使用中易脱水、耐温性差、机械强度弱等问题，近期广东以色列理工学院王燕教授课题组，提出一种超薄、强韧、透气且耐冻的有机水凝胶皮肤电极。该电极通过高温浸涂聚氨酯纳米网并室温凝胶化制成，厚度仅17微米。引入深共熔溶剂显著提升其抗冻抗干性能。该器件在《极端制造（英文）》SCI期刊发表题为“Gas-permeable and anti-freezing organohydrogel epidermal electrodes for long-term health monitoring”的论文，展示其在高质量电生理监测中的长期稳定应用潜力。

2.图文解析

本研究的创新之处在开发出超薄高强度的有机水凝胶。通过电纺聚氨酯纳米网增强凝胶结构，解决了厚度与机械强度的矛盾。凝胶以明胶为基体，加入深共熔溶剂和柠檬酸钠优化性能。该材料厚度仅17 μm，具备良好透明性（86.3%）、杰出的透气性，能紧密贴合皮肤，实现长期可穿戴健康检测（如图1所示）。

图1 超薄，透气的有机水凝胶表皮电极。

实现长期，可持续，高质量的电生理信号检测是该超薄有机水凝胶皮肤电极的另一大亮点。该超薄有机水凝胶皮肤电极具备高机械强度、黏附性、抗干燥性和透气性，皮肤阻抗低于商用电极，支持稳定、无线的24小时心电监测 (图2)。其在不同活动、温湿度及低温环境下均能采集高质量信号，信噪比达（31.2 ± 1.2）dB，表现出优异的长期稳定性。

图2  超薄有机水凝胶皮肤电极实现长期、连续、高保真度的心电图监测。

3.总结与展望

本研究通过将聚氨酯纳米网浸入温度响应型、相变有机水凝胶溶液中，成功制备了一种透气且抗冻的有机水凝胶表皮电极。这一设计范式在实现机械强度与几何超薄性之间取得了良好的平衡，同时具备了优异的皮肤黏附性、出色的气体渗透性以及显著的抗干燥和抗冻性能。凭借实现长期、连续且高保真度的电生理监测，这些超薄有机水凝胶表皮电极为新一代可穿戴生物传感器的发展铺平了道路，并有望在早期疾病诊断和个性化健康管理中带来革命性突破。

4.作者与团队简介

王燕，广东以色列理工学院

王燕博士现任以色列理工学院中国校区——广东以色列理工学院（GTIIT）化学工程系长聘副教授、独立PI及博士生导师。她2018年博士毕业于澳大利亚蒙纳士大学，2021年于日本东京大学电子电工系完成博士后研究。在电子皮肤领域，王博士发表论文60余篇，其中以一作/通讯作者身份在Science Advances (3篇), Nature Communications, PNAS, Chemical Society Reviews, Advanced Materials发表高水平论文40余篇；H指数34，ESI高被引论文5篇；多项澳大利亚/日本/美国/中国专利；入选广东省重大人才工程青年项目（2024）、美国化学会表界面科学女性科学家奖（2025）、英国皇家化学会JMCC期刊新锐科学家（2025）、英国皇家化学会Nanoscale期刊新锐科学家（2022）及国家优秀自费留学生奖学金（2018，全球每年500人）等荣誉。其成果被CNN、Science、澳大利亚《Herald Sun》及日本《日刊工业新闻》等国际知名媒体报道。在GTIIT，王燕课题组致力于柔性材料设计与可穿戴电子开发，推动其在健康医疗及物联网等领域的应用。

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