由于脑电信号幅值弱（5–300 µV）、频率低、受身体内其他电生理信号的干扰强，再加上不导电头皮毛发带来的阻隔，传统的脑电极需由专业人员安放，而且难以做到长时程、免维护的持续监测。作为脑-机之间实现信息交互的关键接口，长期稳定且高保真的脑电（EEG）采集电极，对于脑机接口在健康监测、虚拟现实以及生物特征识别等应用中的技术落地至关重要。

中国科学院半导体研究所裴为华研究员团队与北京航空航天大学刘明杰教授领衔的团队合作，联合开发了一种新型体温响应型自湿润离子凝胶电极。该凝胶电极的研制受皮肤自然排汗机制的启发，在冷藏或室温时，电极表面干燥；在接触头皮时，在体温影响下通过微相分离机制自动释放电解质，填充头皮微观间隙，显著降低皮肤－电极界面的阻抗。电解质材料使用了饱和蒸气压较高的离子液体，其在长时间使用中几乎没有蒸发损耗，大幅提高了电极的免维护性能与耐用性。实验证实，该凝胶电极的平均界面阻抗可低至10.3 ± 0.6 kΩ；在诱发电位的捕获与脑机接口应用方面展现出稳健能力；在50天重复使用期间，电极的性能与每日更换的商用导电膏电极性能相当，充分证实了其在脑机交互及脑纹身份验证等应用中的优越性。

该研究成果为研制面向脑机接口应用、可长期使用的便捷式电极提供了一种新的解决方案。较团队前期研发的一款便捷性水凝胶电极^[1]，该凝胶电极进一步提升了耐用性。

该研究以Lipophilic Self-Wetting Ionogel Electrodes for Long-Term High-Fidelity Electroencephalogram Recording为题，发表于《先进材料》（Advanced Materials）。北京航空航天大学刘明杰教授、半导体所裴为华研究员、北京航空航天大学赵天艺教授和中国农业大学陈列教授为共同通讯作者，北京航空航天大学博士研究生付鑫和半导体所联合培养硕士研究生赵昕为共同第一作者。

文章链接： https://doi.org/10.1002/adma.202523019

[1] A pre-gelled  EEG electrdoe and its application in BCI, IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, 30, 843-850,2022

图1自湿润离子凝胶电极

图2 自湿润离子凝胶电极的长期高保真脑电记录

图3 基于自湿润离子凝胶电极的脑纹验证