Page 91 - 《精细化工》2022年第11期

第 39 卷第 11 期 精 细 化 工 Vol.39, No.11
2022 年 11 月 FINE CHEMICALS Nov. 2022

功能材料
用于心电信号捕捉的高耐用性棉织物电极

*
何朵朵，钱丽颖，王 丽，何北海，李军荣
（华南理工大学 轻工科学与工程学院，广东 广州 510640）

摘要：导电织物在可穿戴电子领域前景广阔，但在使用过程中的稳定性仍需提高。通过缩合反应，在棉织物（CF）
上接枝了 γ-巯丙基三甲氧基硅烷（MPTS），再利用化学镀的方式沉积银颗粒，制备出棉织物电极（Ag/M-CF）。
Ag/M-CF 的表面方阻低至 0.04 Ω/sq，其在洗涤、拉伸、弯曲和氧化性能测试中都具有良好的稳定性。洗涤 200
次后，其表面方阻仅为 1.88 Ω/sq，导电性能良好，可满足实际需要；伸长率为 5%时，其表面方阻仅为 1.00 Ω/sq；
经过 3000 次弯曲测试后，Ag/M-CF 的表面方阻增至 1.38 Ω/sq；在恒温恒湿环境中放置 9 周后，其表面方阻仍
低于 0.50 Ω/sq。将洗涤前后的 Ag/M-CF 植入智能服装中，都能成功捕捉到人体在运动状态下的心电信号，且测
得的心率几乎相同。除此之外，Ag/M-CF 还具有良好的机械性能和抗菌性。
关键词：织物电极；洗涤稳定性；弯曲性能；耐氧化性能；心电图；功能材料
中图分类号：TS195.5 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 11-2241-08

Highly durable composite cotton fabric electrode for

electrocardiogram signal acquisition

*
HE Duoduo, QIAN Liying, WANG Li, HE Beihai, LI Junrong
（School of Light Industry and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong,
China）

Abstract: Though conductive fabric shows great promise in the field of wearable electronics, its stability
still needs to be improved. Herein, cotton fabric electrode (Ag/M-CF) was prepared by electroless Ag
plating on γ-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTS) grafted cotton fabric (CF) via condensation reaction.
The results showed that Ag/M-CF displayed a surface square resistance as low as 0.04 Ω/sq, and good
stability in washing, stretching, bending and oxidation performance analyses. Meanwhile, the surface
square resistance was only 1.88 Ω/sq even after 200 washing cycles, which could meet the actual
application requirement, only 1.00 Ω/sq after being stretched by 5%, only increased to 1.38 Ω/sq after being
bent 3000 times, and only 0.50 Ω/sq after being stored in constant temperature and humidity environment
for 9 weeks. Moreover, when Ag/M-CF before and after washing with water was implanted into smart
clothing, the electrocardiogram (ECG) signal of human body in motion could be successfully acquired in
both situations, and the measured heart rate was almost the same. In addition, Ag/M-CF showed good
mechanical properties and antibacterial properties.
Key words: fabric electrode; washing stability; bending properties; oxidation resistance; electrocardiogram;
functional materials

导电织物具有舒适性、透气性、灵活性、机械 织物导电性离不开导电聚合物、碳材料、金属粒子
性能好等特点，其在传感器、超级电容器、心电图 等导电材料 [1-4] 。由于金属粒子具有化学稳定性好、
电极等领域中的研究和应用越来越广泛。棉纤维上 抗菌性能优异等优点，常作为织物电极的导电组分
[5]
有大量的羟基，有利于对其进行功能化处理，而且 使用 。利用混纺、化学镀、浸涂等方法可制备出
[6]
原料廉价易得，可作为导电织物的基底材料。导电 金属基导电织物 。其中，利用化学镀、浸涂等方

收稿日期：2022-03-31; 定用日期：2022-06-24; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220299
基金项目：广东省自然科学基金项目（2018A0303130100）
作者简介：何朵朵（1997—），女，硕士生，E-mail：hdd1476@163.com。联系人：李军荣（1972—），男，副研究员，E-mail：lljrr@scut.edu.cn。