[发明专利]一种柔性生物电极用低温固化银/氯化银浆料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性生物电极用低温固化银/氯化银浆料及其制备方法，所述银/氯化银浆料的成分重量百分比为：38‑70wt％银/氯化银粉末，由40‑90wt％银粉，10‑60wt％氯化银粉组成，30‑62wt％有机载体。制备的柔性生物电极具有方阻低、附着力好、电极电位稳定性好，抗干扰能力强，生物兼容性好，能够针对不同使用环境生产特定形状，成本较低，易于大批量生产的特点。本发明制得的柔性电极可以实现与人体组织，特别是皮肤的高度贴合，并可以满足人体不同部位的穿戴要求，能够测量得到更为精确可靠的生物电信号数据，可应用于生物传感器电极、心电电极、电化学参比电极、血糖测试参比电极、环境测试电极等领域。

技术领域

本发明涉及柔性生物电极用低温固化银/氯化银浆料及其制备方法，属于信息电子新材料领域。

背景技术

银/氯化银Ag/AgCl电极是一种常见的参比电极，具体交换电流密度大，低极化，低阻抗，电位恒定等优点。在生物电信号检测技术中，Ag/AgCl电极不仅能够在较低电流条件下将离子电流转换成电子电流，而且具有电信号基线稳定，抗干扰能力强等优点。目前用于测量脑电图EEG，心电图ECG，肌电图EMG或眼电图EOG信号的最常用生物电位电极是基于医院的医疗诊断中发现的标准湿银/氯化银Ag/AgCl电极，说明银/氯化银Ag/AgCl电极在实际中己有了广泛的应用。

常规Ag/AgCl参比电极的工作原理由以下三个方程定义：

其中E⁰是电极标准电位常数V，n是参与电化学反应的电子的数量，R是摩尔气体常数J K^-1mol^-1，T是绝对温度K，F是法拉第常数C mol^-1，[Cl^-]表示游离氯离子浓度M。

传统的Ag/AgCl电极一般是由电极芯、Ag/AgCl层、导电凝胶和无纺布等部件组成。一般Ag/AgCl层通常采用电镀或电解的加工工艺形成，生成较为复杂。除了这种制备方法外，制备Ag/AgCl电极还可以通过对银和氯化银粉压片烧结制备，或是在介电基底上印刷银/氯化银电子浆料。

在上述的几种方法中，电化学处理银，是在银表面生成一层氯化层，由于氯化层较薄，使用一段时间后表面活性层可能脱落或磨损，根据公式1-3，这种情况会对电极性能造成不利影响，而且使用电化学的加工工艺生成较为复杂；压片烧结的制备方法，需要一定的温度和较高的压力，这种方法尽管生产出的电极性能优异，但一方面其生产工艺较为复杂，生产成本较高，另一方面其使用环境受限较大；而使用银/氯化银浆料低温固化生产的柔性电极，因其柔性特质能与人体组织特别是皮肤更为贴合，可以检测到更为精确的生物电信号，这种方法工艺简单，不需要高温高压等严格条件，还能够根据不同需求改变网板样式，印刷成特定形状，成本上也具有明显优势，是生物电极材料的优选，适合进行大批量生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为满足电极与人体组织特别是皮肤的高度贴合以获得更为精确的生物电信号，同时适应于工业生产的生物电极，提供一种柔性生物电极用低温固化银/氯化银浆料及其制备方法，本发明所提供的银/氯化银柔性电极具有方阻低、附着力好、电极电位稳定性好，抗干扰能力强，生物兼容性好，能够针对不同使用环境生产特定形状，成本较低，易于大批量生产等特点，拥有近似于传统Ag/AgCl电极的电化学参数。银/氯化银粉末和有机载体混合所得的银/氯化银电极浆料适用于丝网印刷工艺，可用于生产柔性生物电极，也可制备丝网印刷参比电极和环境测试电极等。通过丝网印刷工艺来制备电极，克服了传统方法在工艺上繁琐的缺点，因柔性基底熔点在250℃左右故采用低温固化，这样的生产方式不需要高温高压等严格条件，生产出的电极在保证电极电化学性能需要的前提下，大大提升了制备电极效率，适应于工业化生产。