3D打印制备PDMS/HEA@CNFs薄膜示意图

山东第一医科大学脑科学与类脑研究院宋娟副教授在生物相容性介电近零材料用于柔性可穿戴电子器件研究方面取得研究进展。相关成果以“生物相容性介电近零材料用于可穿戴电子设备（Biocompatible radio frequency epsilon-near-zero materials for wearable electronics）”为题于2024年12月10日在线发表于《先进复合材料和混合材料》（Advanced Composites and Hybrid Materials）杂志，论文链接：https://doi.org/10.1007/s42114-024-01102-2。

作为材料的重要物理参数，介电常数通常是一个大于1的数值。ε近零材料 (ENZ) 作为超材料的一类，在等离子体频率附近具有极低的介电常数实部(-1至1)，从而引起非线性效应、场强增强、高次谐波等独特物理性质，在纳米光学领域有重要的应用前景。在超复合材料中，要实现负介电常数特性或ENZ特性，构建连通的导电网络是前提条件。具有管状结构的碳纳米纤维（CNF）具有较高的载流子迁移率，可以降低复合材料的介电色散行为。此外，利用静电纺丝工艺经纺丝、退火生成CNF，工艺简单可大规模生产。通过调节前驱体溶液，很容易对CNF进行掺杂改性，改变其电子结构来调节性能。

本研究利用静电纺丝制备了包裹高熵合金纳米粒子的碳纳米纤维（HEA@CNFs），并用聚二甲基硅氧烷（PDMS）3D打印成薄膜，当HEA@CNFs含量达到20 wt％时，在21 MHz下实现了ENZ性能。除了ENZ响应之外，PDMS/HEA@CNFs薄膜还表现出良好的柔韧性和生物相容性，在可穿戴电子设备中表现出优异的性能，实现人体运动的检测。该工作制备的PDMS/HEA@CNFs薄膜材料在可穿戴医疗设备、脑机接口等领域将有着很大的应用前景，有望推动医疗健康监测设备的发展。

该研究获得山东省自然科学基金等基金资助。