北京
脑机接口的终极愿景，是搭建大脑与机器之间高速、稳定的信息通道。而皮层脑电（ECoG）电极，作为半侵入脑机接口的核心硬件，兼顾信号质量与低损伤，是面向临床转化非常有潜力的技术路线。
但现实研究中，传统柔性 ECoG 电极一直被一个微小却棘手的难题困扰：微米级凹坑（pit）结构。传统 “基底-金属-封装” 的制备流程，会让电极记录位点凹陷在封装层下方，形成几微米深的微型凹腔。这个肉眼很难察觉的微小孔洞，会拉长离子扩散路径，捕获大量 1/f 低频噪声，直接拉低低频脑电信号信噪比。同时，主流转移印刷工艺，还容易出现界面分层、模量失配，电极在形变、植入后发生脱层开裂，进一步制约脑机接口长期稳定工作。
近日，西北工业大学常洪龙教授、吉博文副教授团队联合杭州电子科技大学王明浩副研究员、海南大学岳峰教授相关团队，在传感器领域顶刊Sensors and Actuators B: Chemical发表研究工作，报道了无转移印刷的超软无凹坑电极（UPFE），从微观界面与宏观机械两个维度，为植入式脑机接口提供全新器件方案。
01
核心创新：颠倒制造顺序，消除凹坑缺陷
跳出传统制备逻辑，此研究提出“封装-金属-基底” 反向制备工艺。在光刻阶段先完成聚酰亚胺封装层开窗，再溅射金属导电层，让电极记录位点和周边封装层完全齐平共面，从根源上消除凹坑微腔结构。
微观界面的多重增益
1.离子通路大幅缩短：共面电极位点可以和大脑皮层实现无缝紧密贴合，离子无需在凹坑空腔迂回扩散，显著抑制低频噪声干扰。
2.自发形成粗糙金表面：反向工艺带来 Au 表面纳米粗化，粗糙度由 8.75 nm 提升至 109 nm，有效增大电化学活性面积；1 kHz 下阻抗相比传统凹坑电极降低79.4%。
3.导电聚合物修饰效果更佳：粗糙表面成为 PEDOT:PSS 的天然锚定位点，修饰后涂层均匀完整，不会出现传统电极上开裂、局部脱落问题；阴极电荷存储能力提升约82 倍，电化学性能实现跨越式提升。
02
机械性能升级
摆脱转移印刷，实现硅胶本体锚固常规柔性脑电极，大多需要把 PI 功能层转移贴到软硅胶基底，层间仅依靠物理贴合，拉伸、弯曲后极易分层滑脱。此研究采用无转移一体化集成策略，PI 薄膜结构直接嵌合锚定在超软硅胶基体内部，形成机械互锁结构。有限元仿真与力学测试表明：器件最大可承受27.19% 拉伸形变，远高于传统转移印刷电极（17.32%）；同等拉伸条件下金属层应力大幅下降，有效规避界面脱粘、导线断裂，提升植入器件的结构可靠性。
03
在体动物验证
高质量ECoG信号，清晰皮层空间映射。此研究在麻醉新西兰大白兔硬膜外开展在体 ECoG 记录。相较于传统凹坑电极，UPFE 拥有更低的电极‑组织接触电阻。0‑10Hz 关键脑电频段信噪比显著提升，16 通道信号一致性更好。时频分析证明器件可以更好保留低频皮层神经活动；皮层信号空间幅值映射结果显示，无凹坑电极能够还原更清晰的脑电空间分布信息，为脑机接口神经解码输出更优质原始数据。
04
研究小结
这项工作同时解决了神经电极两大瓶颈：微观凹坑带来的高噪声、转移印刷引发的界面力学失效。反向制备得到的 UPFE，兼具共面无坑界面、低阻抗低噪声、优异可拉伸稳定性，为 ECoG 脑机接口、神经疾病临床监测、植入式生物电子器件提供新的制造思路。
05
未来展望
下一步，团队将继续迭代阵列布局，开发更高通道密度、更小记录位点的无凹坑电极；进一步优化导电聚合物与金电极界面结合强度，向着长期稳定植入脑机接口器件推进，助力脑机接口技术走向实际应用。
论文信息：
题目：Ultrasoft Pit-Free Electrodes: Conformal Low-Noise Electrochemical Interface for ECoG Recording
期刊：Sensors and Actuators: B. Chemical
DOI：https://doi.org/10.1016/j.snb.2026.141010
第一作者：白睿钰（西北工业大学）
通讯作者：王明浩（杭州电子科技大学）/岳峰（海南大学） /吉博文（西北工业大学）
来源 |Sensors and Actuators B: Chemical
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