研究背景

柔性可穿戴器件在实际应用中往往会处于特殊的水合环境中（包括外界环境和体表气候中各类分泌物、水分和湿气等影响），从而较难实现长期、稳定地健康监测和能源收集功能。受特殊浸润性生物表面启发，引入全部或部分特殊润湿设计的表面有望解决皮肤贴合类器件在复杂水合条件下的可靠使用和长期完备性问题。由于精心设计的特殊润湿表面能有效操控器件表面与液体的相互作用或内部各类液体的流动行为。具有表面润湿性设计的传感器和设备可以精准地收集和分析健康生物标志物，同时将体液和周围潮湿环境的影响降到最低。特别地，表面润湿性设计也为可穿戴能量收集器的性能增强提供了新契机。

研究成果

鉴于此，湘潭大学欧阳晓平院士团队王秀锋教授课题组和美国宾夕法尼亚州立大学程寰宇教授课题组联合评述了表面润湿性在可穿戴能源和健康设备中的最新进展。在这篇综述中，作者首先总结了皮肤贴合类器件中调控表面润湿性的常用方法，分别对应了不同的可穿戴目标应用。通过分析可穿戴设备在水合环境中的机遇和挑战，展示了表面润湿性在健康监测和能源收集方面的优势。最后提出表面润湿性在可穿戴设备中现存的挑战和值得探索的方向。该综述以“Surface Wettability for Skin-Interfaced Sensors and Devices”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。湘潭大学王秀锋教授为文章的第一作者，其博士生刘杨承毅为第二作者，程寰宇教授和欧阳晓平院士为通讯作者。

图文导读

图1  特殊润湿性表面为复杂水合环境中的可穿戴器件带来了新功能和先进应用

图2 基于表面润湿性实现器件防水功能的常用策略

图3 基于表面润湿性实现自清洁功能的常用策略

图4 基于表面润湿性实现水分管理的常用策略

图5 基于表面润湿性实现汗液收集的常用策略

图6 基于表面润湿性实现汗液输送的常用策略

图7 基于表面润湿性实现电化学汗液分析的常用策略

图8 基于表面润湿性实现液滴能量收集的常用策略

图9 基于表面润湿性实现水分能量收集的常用策略

挑战和展望

1. 获取稳定特殊润湿性的表面，是保证皮肤贴合类器件在各种恶劣水合环境中长期可靠运行的首要条件。2. 由于润湿性图案化设计在很大程度上取决于表面处理的精度，因此探索高精度图案化技术非常重要。此外，需要发展具有润湿性特性可调的智能表面，以便满足动态变化的环境中器件的需要。3. 虽然从水合环境中通过不同器件进行能量收集，这为自供电传感器和设备提供了可能，但其输出功率密度通常不足以驱动无线发射器等关键电子设备。4. 从水合环境中收集能量的自供电设备通常只能在具有挑战性的环境条件下运行（如下雨、高湿度或大量出汗等情况），更多一般情况有待进一步研究。

图10 具有表面润湿性设计的皮肤贴合类器件的机遇

作者团队简介：王秀锋教授课题组主页：https://gmsadm.xtu.edu.cn/dsxxgl/dsfc/grxx?dsxm=3666%E7%8E%8B%E7%A7%80%E9%94%8B

程寰宇教授课题组主页：https://sites.psu.edu/chenggroup/

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202200260