[发明专利]一种高强度氧化石墨烯纳米复合水凝胶脑电极及其制备方法

说明书

本申请提供一种高强度氧化石墨烯纳米复合水凝胶脑电极及其制备方法，制备方法包括以下步骤：先抽真空给超纯水除氧、将氧化石墨烯和无机纳米锂藻土依次加入搅拌并超声分散、加入N,N二甲基丙烯酰胺单体在冰水浴中搅拌后除氧、加入引发剂和促进剂搅拌均匀后超声除气泡、注入模具中固化后得到，本发明由N,N‑二甲基丙烯酰胺在无氧条件下经氧化还原反应，并添加氧化石墨烯和硅藻酸镁锂粒子增强合成得到的一种纳米水凝胶，所制备的高强度氧化石墨烯纳米复合水凝胶脑电极具有良好的力学性能，较低的表面接触阻抗以及优良的脑电信号采集效果，相对现有的脑电湿电极使用更方便，而相对现有的金属干电极又更舒适，采集效果更好。

技术领域

本发明属于生物电信号监测技术领域，具体涉及一种高强度氧化石墨烯纳米复合水凝胶脑电极及其制备方法。

背景技术

脑科学作为二十一世纪最重要的科学研究领域之一，亟需无损脑电检测技术的支持，然而传统的脑电湿电极测量需要在电极与头皮之间注射导电胶作为电解质通路，这样的测试给使用者带来诸多不便；或是采用金属等硬质材料制作的干电极直接与头皮接触，这个方式测试效果不是很好并给使用者带来不舒适感，限制了脑电技术在新领域的发展。

目前市面上的一些采集头发区域的干电极主要是存在两方面的问题：一是在采集头发区域脑电时电极安放问题，头发阻隔了电极与皮肤的接触，导致测试结果不理想；二是采集脑电信号的大部分干电极是刚性的，这对测试者来说是非常不舒适的，同时还存在很大的感染风险。因此，亟需开发一款使用方便、舒适、效果好的脑电电极迫在眉睫，成为目前该领域研究的热点。

发明内容

本发明为了解决现有脑电极佩戴不舒适、效果差的技术问题，提供一种高强度氧化石墨烯纳米复合水凝胶脑电极的制备方法，具有良好的力学性能，较低的表面接触阻抗以及优良的脑电信号采集效果。

一种高强度氧化石墨烯纳米复合水凝胶脑电极的制备方法，包括以下步骤：

S1、抽真空给超纯水除氧；

S2、加入氧化石墨烯，先搅拌后超声分散，然后加入无机纳米锂藻土，先搅拌后超声，得到均匀分散液；

S3、将N,N二甲基丙烯酰胺单体加入均匀分散液，在冰水浴中进行搅拌，搅拌均匀后除氧；

S4、加入引发剂和促进剂，搅拌均匀后超声除气泡，得反应液；

S5、将反应液注入模具中，合模并密封模具；

S6、固化后开模，即得。

本申请提供一种高强度氧化石墨烯纳米复合水凝胶脑电极的制备方法，包括以下步骤：先抽真空给超纯水除氧、将氧化石墨烯和无机纳米锂藻土依次加入搅拌并超声分散、加入N,N二甲基丙烯酰胺单体在冰水浴中搅拌后除氧、加入引发剂和促进剂搅拌均匀后超声除气泡、注入模具中固化后得到，本发明由N,N-二甲基丙烯酰胺在无氧条件下经氧化还原反应，并添加氧化石墨烯和硅藻酸镁锂粒子增强合成得到的一种纳米水凝胶，所制备的高强度氧化石墨烯纳米复合水凝胶脑电极具有良好的力学性能，较低的表面接触阻抗以及优良的脑电信号采集效果，同时也有很好的储存稳定性和使用舒适性，相对现有的脑电湿电极使用更方便，而相对现有的金属干电极又更舒适，采集效果更好，能够更好的满足目前生产和生活的需求。

优选的，所述无机纳米锂藻土采用Rockwood公司生产的Laponite XLS型或Laponite RDS型产品，Laponite产品是合成的片状硅酸盐，而Laponite XLS型和LaponiteRDS型为改性产品，其表面经无机多聚磷酸盐中和改性，能延迟形成凝胶的时间，在较短的时间里保持分散液粘度低，以提高流变性能。

优选的，组分中各原料的重量份配比为：氧化石墨烯1～5份、无机纳米锂藻土15～35份、N,N二甲基丙烯酰胺单体100份、引发剂0.5～1份、促进剂0.4～0.6份。本申请的氧化石墨烯、无机纳米锂藻土和N,N二甲基丙烯酰胺单均为先后依次分散，可避免凝絮现象。