可穿戴生物电子设备作为健康监测、疾病预警、康复评估与人机交互的重要载体，正推动临床诊疗从单次检测向连续、实时、个体化监测转变。通过贴附于皮肤表面的柔性传感器，人体心电、肌电、关节运动、吞咽、发声及步态等多维生理信息可以被持续采集，为远程医疗和精准健康管理提供客观数据支持。然而，人体皮肤具有柔软、弯曲、出汗及持续运动等复杂特征，对电极材料的贴合性、稳定性、力学适配性及抗干扰能力提出了更高要求。

目前商业化Ag/AgCl湿电极和传统刚性导电材料在长期监测中常面临皮肤适配性不足、运动伪影明显、易脱落或信号衰减等问题。近年来，离子凝胶因兼具柔性、可拉伸性和离子导电性，在电子皮肤和可穿戴传感器领域受到广泛关注。但传统离子凝胶仍存在电解质泄漏、界面不稳定、湿汗环境下粘附衰减以及外界摩擦、压缩和电磁干扰导致信号失真的问题。尤其对于高保真心电和肌电等微弱电生理信号采集而言，如何同时实现牢固皮肤耦合、稳定离子传输和环境抗干扰，是可穿戴离子电子材料走向实际应用的关键挑战。

在此背景下，构建一种具有非对称功能分区的Janus粘附离子凝胶，为解决上述难题提供了新的设计思路。该类材料通过模拟皮肤“外层保护、内层感知”的层级结构，将粘附导电层与非粘附保护层整合在同一软材料体系中。内侧粘附层依靠阳离子-π相互作用、氢键和多重可逆相互作用实现与皮肤的稳定贴合；外侧非粘附层则作为光滑保护屏障，避免材料间误粘附，阻隔环境扰动并降低机械噪声，从结构上实现粘附、导电和保护功能的有效解耦。

近期，青岛科技大学材料科学与工程学院功能与生物医学纳米材料实验室陈克正教授和乔圣林副教授团队，围绕高保真可穿戴生理信号记录中的界面稳定性问题，设计并制备了一种Janus强韧粘附离子电子皮肤，相关研究成果以《Janus Tough Adhesive Ionotronics for High-Fidelity Biomechanical and Electrophysiological Signal Recording》为题发表在国际权威期刊《Advanced Functional Materials》上（影响因子19.9）。该研究采用分步聚合策略构建非对称双层离子凝胶，实现了稳定的单面粘附和离子导电协同。材料表现出优异的综合性能，包括17.70 kJ m^-2的断裂能、6.39 MJ m^-3的韧性以及0.55 mS cm^-1的稳定离子电导率；同时，其粘附层在猪皮上存放7天后仍保持稳定粘附，在汗液、变温变湿及水下环境中均展现出良好的界面稳定性和环境适应性。

研究进一步证明，该Janus粘附离子凝胶能够有效降低皮肤-电极界面阻抗，抑制运动伪影和外界干扰。在表面肌电（sEMG）采集过程中，其信噪比高于商业Ag/AgCl电极，并能稳定区分不同肌肉收缩强度；在心电（ECG）监测中，该材料获得了更清晰、时间稳定性更高的心电波形，噪声水平低于商业湿电极，信噪比提升至28.3 ± 3.7 dB。同时，传感器还可实时识别手指弯曲、吞咽、咳嗽、发声、行走速度、关节运动和颈部低头等多种生物力学信号，显示出面向连续健康监测和康复评估的应用潜力。

该研究从分子相互作用和Janus结构协同设计出发，提出了一种改善软体生物电子界面稳定性和信号保真度的通用策略。相较于传统均质粘附离子凝胶，该体系通过“粘附-导电-保护”三重功能分区，兼顾了皮肤适配、机械强韧、离子导电、抗泄漏和抗干扰等关键需求，为可穿戴离子电子器件在长期、动态和复杂环境下的稳定工作提供了材料基础。该成果不仅有望推动高性能电子皮肤、柔性电极和远程健康监测系统的发展，也为软体生物电子材料的临床转化提供了重要参考。

该研究工作由硕士研究生王晓雪为第一作者完成，陈克正教授和乔圣林副教授为共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、青岛市自然科学基金及青岛科技大学人才启动基金的资助与支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202522323

图1. Janus强韧粘附离电型电子皮肤用于高保真生理信号监测