脑电采集电极研究进展

脑电电极是脑电采集系统的第一环节,高效便捷稳定地获取脑电信号是研究脑科学的重要保证.从传统的Ag-AgCl湿电极到石墨烯干电极、多孔陶瓷半干电极,检测电极的发展已经获得长足进步.介绍了脑电采集系统的结构、脑电极的分类方法和各类电极的近期研究成果及专利,并讨论了电极新型材料的选取、更优结构的设计以及先进加工制备工艺,最后分析了脑电极的研究方向和发展前景,对脑电采集电极的学习及设计有参考价值.     

脑深部刺激电极的结构优化及其模拟分析

为了进一步揭示脑深部电刺激术中微脑电极的结构与电刺激参数之间的关联作用对神经活动的抑制机理,利用有限元方法,研究微脑电极刺激触点结构对其作用区域的刺激范围和刺激程度.分析结果表明,电极触点阵列,特别是触点长度和触点间距是微脑电极结构尺寸中的关键因素,也是对脑电极作用区域影响最大的结构尺寸.电极触点长度或触点间距的增加将会增大对脑部的刺激强度和刺激范围,同时触点长度2倍于触点间距将使得脑部的刺激更加平稳、有效.电极触点长度和触点间距不仅直接影响其作用位置,而且影响其对脑部作用区域的刺激强度和刺激范围的变化规律.研究结果为微脑电极的构建提供了新的设计依据.     

柔性衬底MEMS技术制备脑电图干电极阵列研究

设计了一种新型的脑电图干电极,主要用于采集脑电信号以进行基于脑电图的警觉度分析,替代传统的湿电极.采用柔性衬底微电子机械系统(MEMS)加工技术,在柔性衬底上制备出具有化学稳定性与生物相容性的微针状干电极阵列.通过铜牺牲层实现干电极微针的悬臂梁结构,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)剥离层实现器件从玻璃基底的完全释放,并经平面电极的多层组装实现了立体电极阵列.实验中干电极以聚酰亚胺作为柔性衬底,其针端及导线部分材料为镍,针端部分表面镀金.采用Neuroscan的脑电信号采集放大器对干电极性能进行了测试,测得阻抗约为10 kΩ,其时域和频域信号与传统湿电极基本一致.所制备的干电极成品率高、尺寸小、屏蔽佳、装配简单、可靠性好、机械强度大,符合快速、无痛的脑电信号采集要求.     

碳载Pt纳米薄膜电极制备、表征及其Sb修饰的电化学特性

运用电化学循环伏安法在玻碳载体上制备纳米级厚度的Pt膜电极,用STM表征了电极表面的形貌,测定了电沉积层的厚度、表面积和Pt载量。结果表明,电沉积的碳载Pt电催化材料是一种由粒度均匀的纳米颗粒构成的纳米薄层,表面形貌以层状结构为主,属于多晶结构;同时,运用电化学循环伏安法研究了Sb在碳载纳米Pt膜电极（记为nm-Pt/GC)表面不可逆吸附的电化学特性。研究发现,当扫描电位的上限Eu≤0.50V(SCE)时,Sbad可以稳定地吸附在nm-Pt/GC电极表面,满覆盖度为0.325;并可方便地通过控制电位扫描上限和扫描圈数剥离部份Sb得到Sbad的不同覆盖度。     

氟塑粘活性炭电极的动电位探讨

本文用三角波动电位扫描法对活性炭表面电化学性质进行了探讨.测得活性炭表面基团的浓度为3.4×1~(-7)(moles/em~2),表面基团数为1.08×1~(20),接近文献值.确定表面电活性基团的氧化与还原都是不可逆的.证实H_2O_2产生于O_2与氢醌基的相互作用,结果还支持醌-氢醌活性基团浓度比决定碳电极电位的假设.     

在常用波形扰动下利用FFT测量电极阻抗

建立一个用快速富里叶变换(FFT)测量电极阻抗的测试系统,并分别加以阶?电位、方波电位、三角波电位等扰动信号,对模拟电化学系统进行实际测量和讨论,当测量频率在0.1～0.001Hz范围,使用阶跃电位作为扰动信号,可以得到较大扰动信号幅值,从而提高信噪比及测量精确度。     

不同公司的硫堇样品在玻碳电极上的电聚合及电化学行为

选择国内外3个不同公司的硫堇,利用循环伏安法对硫堇电聚合膜（PTH）进行了研究.实验中发现,利用购于不同公司的硫堇在玻碳电极（GCE）表面制备的电聚合硫堇膜表现出不同的电化学行为,用Sigma公司和上海国药公司硫堇制备的聚硫堇修饰玻碳电极（PTH/GCE）的循环伏安图出现1对氧化还原峰,而利用Alfa Aesar公司硫堇制备的PTH/GCE出现了2对氧还原峰.实验中考察了扫描电位范围以及pH条件对PTH/GCE电化学行为的影响.结果表明,在GCE上,电聚合TH的最佳扫描电位范围为-0.45～0.15V,Sigma公司和上海国药公司TH电聚合的最佳酸度条件为pH 6.0,而Aalfa Aesar公司TH电聚合的酸度条件为pH 7.0.所得到的实验结果对生物传感器的研究与应用具有一定参考价值.     

硫化矿物浮选体系中外控电位电极与矿物颗粒间的电偶腐蚀作用及其浮选

硫化矿物浮选电化学研究中,控制电位的方式有两种：氧化还原药剂调控和外加电场电位调控。在外控电位浮选体系中,由于外控电位电极与硫化矿物的腐蚀电位差异,电极与硫化矿物碰撞接触时形成电偶腐蚀。从腐蚀电化学理论出发,研究了电极与硫化矿物形成的电偶腐蚀对硫化矿物浮选过程的影响,指出所形成的电偶腐蚀对硫化矿物浮选过程的影响与电极极性、电极材料、矿物的浮选特征等有关。当浮选过程需要发生硫化矿物颗粒表面的氧化时,工作电极应为阳极,电极材料应有较高的腐蚀电位;当浮选过程需要发生硫化矿物颗粒表面的还原反应时,工作电极应为阴极,电极材料应有较矿物颗粒低的腐蚀电位;要消除电极与矿物颗粒之间的电偶腐蚀作用,外控电位电极材料的腐蚀电位与目的矿物颗粒的腐蚀电位应相等或相近。研究结果可为实现硫化矿物浮选过程中外控电位方式、电极材料和电极极性的选择提供依据。     

PVC膜林可霉素药物电极的制作及应用

以林可霉素与硝酸汞配合比为1:1的配位化合物作为电活性物质,研制了林可霉素-汞修饰PVC膜电极,并对影响其电化学性能的一些因素进行了探究,得到了良好的电极响应曲线,响应斜率为58.9mV/pC,线性范围达4个数量级,检出限为1.0×10-5mol/L,十多种常见无机离子与一些辅料对电极基本无干扰,可采用直接电位法测定市售注射液中的林可霉素主含量。     

电极旋转电化学放电加工间隙内介质输送分析

微小孔是一类重要的结构,在航空工业、航天工业、微电子、汽车及医疗等行业有着广泛的应用。工具电极高速旋转电化学放电加工是根据电化学放电加工基本原理,应用高速旋转的工具电极在工件上进行电化学放电加工的方法。针对制造行业中广泛应用的金属微小孔结构,通过对螺旋工具电极高速旋转微小孔电化学放电加工间隙工作介质流场仿真,解释了螺旋工具电极高速旋转微小孔电化学放电加工间隙内工作介质输送机理。     

可穿戴式心电信号采集电极的研究

针对传统心电采集设备的不可移动性以及传统粘性电极的致敏性,应用可穿戴计算的方法提出了使用镀银织物电极制作可穿戴式心电采集设备.为了提高可穿戴式心电采集信号的质量,制作了插入式织物电极.实验表明使用插入式织物电极的可穿戴式心电采集设备具有较好的舒适性,信号波形的质量达到传统电极的采集质量.     

超级电池负极材料的电化学行为

利用循环伏安、阴极极化等测试手段研究超级电池负极中活性炭(AC)电极在铅酸电池测试环境中的电化学行为,比较AC电极与Pb电极在相同电位区间下的极化特性,考察-0.9～-0.4 V(vs.SCE)电位范围内AC及Pb并联电极的电化学特性,并对循环后并联电极中的AC电极进行电子能谱(EDX)分析。研究结果表明:活性炭在-0.9～-0.4 V电位范围内表现出双电层电容特性;在10 mV/s扫描速度下析氢电流随着硫酸浓度的增大而增大,比容量在硫酸浓度为3 mol/L时最大;在浓度为5 mol/L的硫酸中,活性炭的比容量随着扫描速度的增大而减小;在相同电位下,AC电极的析氢较Pb电极的析氢严重;AC与Pb的并联电极既表现出Pb电极的法拉第电池特性,又表现出AC电极的双电层电容与析氢特性。     

碳化细菌纤维素在钙钛矿太阳能电池对电极中的研究

在高效的钙钛矿太阳能电池(PSCs)中，通常采用贵金属对电极(Au、Ag)和昂贵的空穴传输材料(HTM)，导致了高成本和不稳定等问题.该研究使用稳定的无HTM的CsPbBr3纯无机钙钛矿的PSCs，将结构优异的天然纳米生物材料细菌纤维素(BC)经过高温碳化得到具有纳米精细结构、大表面积和孔容的多介孔碳化细菌纤维素(CBC)材料，对该材料进行SEM、XRD、FT-IR、比表面积、电导率测试以证实该材料在PSCs上的应用潜质.根据PSCs对电极的应用需要，将CBC及其与商业导电碳浆(CS)混合物作为PSCs对电极材料，通过J-V、IPCE等测试，发现纯CBC材料的电池效率高于纯CS，在作为PSCs对电极方面具有很大的潜力.该研究不仅扩大了生物质碳材料的应用领域，而且有望将CBC作为低成本稳定高效PSCs对电极材料.     

镍氢电池负极新型粘合剂及其电极性能

研究了一种镍氢电池负极－金属氢化物电极新型粘合剂ＳＢＳ,测定了以ＳＢＳ为粘合剂的电极性能,并与ＰＴＦＥ和ＨＰＭＣ两种粘合剂进行了对比。研究结果表明：采用ＳＢＳ作粘合剂的电极的耐碱性和柔性优于其它粘合剂,其放电容量、放电电位、大电流放电能力、内阻、电催化活性等性能也较好,尤其是循环性能优良,有望成为一种比较理想的金属氢化物电极粘合剂;ＳＢＳ的最佳加入量为１％左右。     

无粘结剂的柔性硫/碳纤维布电极的制备及电化学性能研究

以碳布为基底,通过浸渍法成功制备了柔性硫/碳纤维布电极.制备的柔性硫/碳纤维布电极无需添加导电剂和粘接剂,可直接用作硫正极极片组装电池,大大简化了电池制备工艺.电化学测试结果表明,硫含量为56.77%(质量分数)的硫/碳纤维布电极展现出了最好的电化学性能,即在0.1A/g电流密度下的可逆放电比容量达1 394mAh/g;充放电循环测试100次后,可逆放电容量仍然维持在733mAh/g.电化学性能的提高主要归因于碳纤维本身的导电性、柔韧性以及大量碳纤维相互交错互联的导电网络.     

EVD与金属电极电渗对比试验研究

电极材料是制约电渗法发展的关键因素,在室内试验中开展导电塑料排水板(EVD)与铁、铜、铝金属电极的电渗对比试验,通过对土体中电流、电势及排水量、加固后土体含水率等数据的分析,研究了EVD电极与金属电极的电渗加固效果差异。试验结果表明EVD可以作为电渗电极使用,在通电一段时间后其导电性能要优于金属电极,由于设计试验排水方案为水平侧向排水,不能凸显EVD的竖向排水优势。铝作为阴极时,由于其金属的活泼性较强,发生溶解、销蚀形成凝结剂物质,从而以电化学加固的形式降低了阴极附近土体的含水率,因而电渗法可以通过在阴极处制造局部的电化学反应来降低阴极附近土体的含水率。     

两层 CPO 修饰电极的制备及其应用

电化学方法制备聚L－赖氨酸膜（PLL）修饰的玻碳电极上固定氯过氧化物酶,利用循环伏安法研究了修饰电极的电化学行为．修饰一层和两层的CPO修饰电极上均观察到CPO直接可逆的电子传递,其中,修饰两层CPO的电极（CPO／PLL）2／GC的氧化还原峰电流较为明显;氧气饱和的缓冲溶液中的循环伏安曲线显示,（CPO／PLL）2／GC电极上氧的还原峰电流显著增大,且还原峰电位相对于修饰一层CPO的电极正移了150mV,表明修饰两层CPO的电极对氧还原具有更好的电催化效应．（CPO／PLL）2／GC修饰电极应用于原位产生过氧化氢催化苯甲硫醚的反应,得到了目标产物苯甲亚砜,产物的量随电解催化反应时间的增加而增大．实验结果为开发环保、绿色的生物酶催化有机合成反应提供了新思路．     

涂丝钙离子选择电极的研究

本文介绍了涂丝钙离子选择电极的试制,找到了制备电极的最佳条件,全面测试了电极各项分析性能及温度效应、活化能等参数。结果表明,铜基涂丝钙离子选择电极线性范围为10~(-1) -2×10~(-5) mol/LCa~(2+),检测极限达8×10~(-6) mol/L,斜率为30±2mV,适用 pH 范围为4. 5-11. 0,响应时间少于15s,内阻低,选择性和稳定性好,使用寿命一般为三个月左右,并成功的用于水质分析及钙离子的有关络合物稳定常数的测定。