CN110115581A - 具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极及制备方法，电极包括：基底，在所述基底上方设置弹性聚合物薄膜形成弹性聚合物基底，所述弹性聚合物薄膜中掺入硅油，在所述弹性聚合物基底上沉积第一层聚合物薄膜，通过沉积所述第一层聚合物薄膜作为绝缘层，褶皱自发生成。本发明相比于未经过硅油处理的弹性聚合物基底，褶皱幅值明显增大，比表面积显著提高；制备方法与微机电系统工艺兼容性强，获得的增强型褶皱在后续图形化电极层和聚合物封装层过程中，形貌始终保持不变；可以有效提高电镀电极改性材料和电极界面的结合力，保证稳定可靠的电化学性能，因此本发明在微型柔性电生理传感器尤其是脑机接口电极领域存在广泛的应用价值。

Description

具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极及制备方法

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域的微电极，具体地，涉及一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极及制备方法。

背景技术

随着脑机接口和人工智能技术的高速发展，准确可靠地获取大脑信息已成为必不可少的环节。柔性神经微电极的出现为实现这一目的提供了一种工具，可以通过贴附在大脑皮层上采集脑电信号，对于神经环路功能研究和脑区病灶确诊有重要意义。神经元具有庞大的数量和丰富的种类，如何提高信号拾取的分辨率正得到越来越多的关注，高密度电极的开发显得尤为重要。在缩小了电极点尺寸的情况下，可以通过提高电极的比表面积来保证较低的界面阻抗，提高信号分辨率。

褶皱是薄膜在压缩应力作用下发生屈曲达到平衡的一种力学现象，大量研究表明，刚性薄膜覆盖在弹性聚合物基底的表面，会在压缩应力作用下自发形成各种纹理的褶皱。随着褶皱应用价值的不断发现和微纳加工技术的发展，人们开始利用表面褶皱微纳结构开发各种功能性器件，例如压力传感器、应变传感器、晶体管、LED发光二极管、太阳能电池、压电能量采集器、摩擦电能量采集器、超级电容器和电池等等。而如何将褶皱微结构应用在用于神经信号采集的生物传感器，即神经微电极，需要开发出简单可行，工艺兼容，可控性高的制备工艺来实现。

经对现有技术的检索发现，中国华中科技大学汤自荣等人提出“一种碳微电极阵列结构的制备方法”发明专利(CN102730628B)，利用厚胶光刻首先得到阵列碳微结构，在表面沉积金属后在惰性气体氛围中热解得到金属纳米褶皱结构用于微电极，但是需要900℃高温使得胶层完全碳化，无法与很多现有的常用柔性聚合物材料如聚酰亚胺，聚对二甲苯，聚二甲基硅氧烷等工艺兼容。

采用常规技术形成褶皱的方法是对弹性聚合物基底进行预拉再沉积刚性薄膜。Yang L,Zhao Y等人在Nano Letters,2016,17(1),71-77撰文：“Highly crumpled all-carbon transistors for brain activity recording”，通过在双向预拉伸的弹性聚合物基底上转印碳纳米管和石墨烯组合在一起的晶体管薄膜结构，再恢复基底到原长，在薄膜表面形成了高比表面积的褶皱结构，制备成的电极可以高分辨率地用来采集脑皮层电信号。但是这种形成褶皱的制备过程操作相对复杂，不可控因素较多，且脱离了刚性基底如硅片，难以和硅片上MEMS工艺集成。

然而，在弹性聚合物基底上直接沉积薄膜更为简单易行，且工艺兼容性强，但如何获得高比表面积的褶皱微结构就成为了关键。聚对二甲苯(Parylene C)具有生物相容性好，无针孔保形涂覆，透水性低，柔性高和机械强度好等优点，非常适用于作为神经微电极的衬底和封装材料。目前已有文献报道将Parylene C薄膜沉积在PDMS衬底上时，会产生无规律均匀分布的褶皱微结构，Takei A,Fujita H等人在IEEE International Conferenceon MEMS,2015,829-832上撰文：“Hierarchical wrinkle structuring on inside wallof closed micro channel”，即通过在PDMS表面沉积2μm厚的Parylene C薄膜得到表面微褶皱结构，但是褶皱起伏较小，幅值不超过2μm。Oh J Y,Kim J Y等人在IEEE ElectronDevice Letters,2016,37(5),588-590上撰文：“Spontaneously Formed WrinkledSubstrates for Stretchable Electronics Using Intrinsically Rigid Materials”，通过在处理为亲水性表面的PDMS上沉积800nm的Parylene C薄膜，得到褶皱幅值约为1.6μm。可见，直接在PDMS上沉积Parylene C薄膜，难以达到较大的比表面积。

综上所述，目前报道的褶皱微结构很少有应用在神经微电极上，而通过在PDMS弹性聚合物基底上沉积Parylene C虽然可以获得褶皱微结构，但是褶皱幅值较低，难以获得较大的比表面积。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极及制备方法，基于常用的电极基底材料进行了改进，从而形成弹性聚合物基底，通过沉积聚对二甲苯薄膜，褶皱自发生成，且不会随后续工艺的介入发生形貌变化，有效提高了神经微电极的比表面积，保证了稳定可靠的电化学性能。

本发明第一个方面为提供一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极，所述电极包括：基底，在所述基底上方设置一层弹性聚合物薄膜形成弹性聚合物基底，所述弹性聚合物薄膜中掺入硅油，在所述弹性聚合物基底上沉积一层第一层聚合物薄膜，通过沉积所述第一层聚合物薄膜作为绝缘层，褶皱自发生成。相比于没有掺入硅油的情况，获得均匀分布的增强型微尺度褶皱结构。

本发明通过弹性聚合物薄膜中掺入硅油，在弹性聚合物薄膜固化后，将弹性聚合物薄膜浸没在有机溶剂里萃取硅油后，弹性聚合物薄膜产生收缩内应力，当第一层聚合物薄膜沉积在弹性聚合物薄膜表面时，内应力充分释放，表面褶皱幅值明显增大，比表面积显著提高。

优选地，所述弹性聚合物基底的材料为聚二甲基硅氧烷或Ecoflex。

优选地，所述弹性聚合物薄膜中掺入硅油，其中所述硅油的质量百分含量不超过所述弹性聚合物薄膜和所述硅油总质量的50％。

优选地，所述第一层聚合物薄膜为聚对二甲苯；上述电极在弹性聚合物基底上沉积底层第一层聚合物薄膜时，褶皱自发生成，且不会随后续工艺的介入发生形貌变化；获得微尺度褶皱结构分布均匀。所述第一层聚合物薄膜作为底层聚合物绝缘层。

聚对二甲苯薄膜是均匀CVD沉积，生物相容性好，常用于作为电极封装材料，而其他材料如PI、PET等都是旋涂或直接成膜的，无法产生褶皱。

优选地，在所述第一层聚合物薄膜上方设置金属电极层，在所述金属电极层的上方设置第二层聚合物薄膜作为封装层，所述第二层聚合物薄膜的材料为聚对二甲苯，所述第二层聚合物薄膜上设置电极修饰层。

优选地，所述电极修饰层的材料为聚乙撑二氧噻吩或铂黑，和/或，所述第二层聚合物薄膜的材料为聚对二甲苯。

优选地，所述弹性聚合物基底还包括在基底上设置一层金属释放层，所述金属释放层位于所述基底和所述弹性聚合物薄膜之间。

优选地，所述金属释放层的金属材料为铝、铬或铜；所述金属释放层的厚度为200～1000nm。

本发明第二个方面为提供一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极的制备方法，所述制备方法包括：

在未固化的弹性聚合物内掺入硅油，将所述弹性聚合物和所述硅油混合后旋涂在基底上方形成一层弹性聚合物薄膜层，从而形成弹性聚合物基底；将所述弹性聚合物基底在有机溶剂里浸泡萃取所述硅油；在萃取所述硅油后的所述弹性聚合物基底上方沉积一层第一层聚合物薄膜，第一层聚合物薄膜的材料为聚对二甲苯，获得微尺度褶皱结构。

优选地，所述制备方法还包括：

在所述基底上设置金属释放层，所述金属释放层位于所述基底和所述弹性聚合物薄膜层之间；

在所述第一层聚合物薄膜上方设置金属电极层，在所述金属电极层上方沉积第二层聚合物作为顶层聚合物封装层；通过刻蚀暴露出所述金属电极层的电极点；切割得到电极轮廓；腐蚀所述金属释放层，完成电极释放；连接电极接口并完成接口密封；在所述第二层聚合物薄膜上电镀电极修饰材料，完成所述电极改性。

进一步优选实施方式中，所述方法按照以下步骤执行：

S1：用硅片作为基底，清洗硅片并烘烤；

S2：在硅片上热蒸发或溅射一层金属，作为上层结构最后的金属释放层；

S3：在未固化的弹性聚合物内掺入硅油，混合均匀并抽真空排除气泡，旋涂在硅片上，形成弹性聚合物基底薄膜层；

S4：将形成弹性聚合物基底薄膜层的基底在有机溶剂里浸泡萃取硅油，随后取出烘干；

S5：在所述聚合物基底薄膜层上方沉积一层聚对二甲苯涂层作为底层聚合物绝缘层；

S6：在底层聚合物绝缘层上溅射铬/金(Cr/Au)或钛/金(Ti/Au)或钨/金(W/Au)金属层，随后旋涂光刻胶，光刻图形化，再通过离子束刻蚀得到图形化金属电极层；

S7：重复S5，沉积第二层聚对二甲苯涂层作为顶层聚合物封装层；

S8：在所述顶层聚合物封装层上旋涂光刻胶，光刻图形化，通过氧等离子体刻蚀暴露出所述金属电极层的电极点；

S9：激光同时切割弹性聚合物基底、底层聚合物绝缘层和顶层聚合物封装层形成的一体结构，得到电极轮廓；

S10：腐蚀所述金属释放层，完成电极释放；

S11：连接电极接口并完成接口密封；

S12：利用电化学工作站电镀电极修饰材料，完成电极改性。

优选地，S2中，所述释放层的金属材料采用铝、铬/铜，释放层的厚度为200～1000nm。

优选地，S3中，所述掺入硅油的质量组分不超过50％；旋涂速度为1000～5000转每分钟；所述弹性聚合物基底采用PDMS、Ecoflex(美国Smooth-On公司)、Drangonskin(美国Smooth-On公司)等硅胶材料，但弹性聚合物不限于这些弹性材料。Ecoflex为一种硅基复合材料共聚酯，杨氏模量20～40kPa。

优选地，S4中，所述萃取所述硅油使用的有机溶剂选取异丙醇或三氯甲烷；

优选地，S5和S7中，所述聚对二甲苯涂层(Parylene C)厚度为1～10μm；

优选地，S6中，所述铬(Cr)或钛(Ti)或钨(W)作为种子层，提高金属和聚对二甲苯(Parylene C)衬底的结合力，其厚度为10～50nm；金(Au)作为金属层，其厚度为100～500nm；

优选地，S12中，所述电极修饰材料为铂黑(Pt-black)或聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)，用于降低电化学阻抗、提升信噪比，保证柔性器件良好的信号拾取能力。

本发明中，掺入硅油的组分质量百分数决定了褶皱微结构的幅值，而褶皱微结构的波长可以通过沉积聚对二甲苯(Parylene C)的厚度，或对弹性聚合物基底表面预处理，例如通过氧离子体或UV紫外光照等，以及后退火处理得以改变。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明的电极通过预处理弹性聚合物基底，表面褶皱幅值明显增大，比表面积显著提高。

本发明提供的制备方法与微机电系统工艺兼容性强，获得的增强型褶皱微结构在后续图形化电极层和聚合物封装层过程中，形貌保持完好，可靠性高；工艺复杂度低，可大批量制备，且可以有效提高电镀电极改性材料和电极界面的结合力，保证稳定可靠的电化学性能；通过本发明制备的电极为脑电信号采集和神经信号研究提供了一种新工具。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的具有增强型褶皱微结构的电极整体结构示意图；

图2为本发明一实施例的增强型褶皱微结构形成原理图；

图3为本发明一实施例的制备工艺流程图；

图4为本发明一实施例的未掺入和掺入硅油预处理的PDMS弹性聚合物基底上微褶皱结构对比照片；

图5为本发明一实施例的未掺入和掺入硅油预处理的Ecoflex弹性聚合物基底上微褶皱结构对比照片；

图6为本发明一实施例的掺入硅油预处理的PDMS弹性聚合物基底上微褶皱结构SEM照片；

图7为本发明一实施例的掺入硅油预处理的Ecoflex弹性聚合物基底上微褶皱结构SEM照片；

图8为本发明一实施例的具有增强型褶皱微结构的电极贴附在小鼠大脑皮层上采集脑皮层电信号示意图；

图中标记分别表示为：弹性聚合物基底1、底层聚合物绝缘层2、金属电极层3、顶层聚合物封装层4、电极修饰层5、褶皱微电极6、小鼠大脑皮层7。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极的优选结构示意图，其中电极由弹性聚合物基底1、底层聚合物绝缘层2、金属电极层3、顶层聚合物封装层4，电极修饰层5五部分组成。

弹性聚合物基底1是在基底上方设置一层弹性聚合物薄膜形成，弹性聚合物薄膜中掺入硅油，掺入硅油的质量百分含量为弹性聚合物薄膜和硅油总质量的30％。在弹性聚合物基底1上沉积一层第一层聚合物薄膜，第一层聚合物薄膜作为底层聚合物绝缘层2，获得均匀分布的微尺度褶皱结构，相比于未经过硅油处理的弹性聚合物基底1，褶皱幅值明显增大，比表面积显著提高。

上述实施例中的电极，在弹性聚合物基底1上沉积底层聚合物绝缘层2时，褶皱自发生成，且不会随后续工艺的介入发生形貌变化；通过在弹性聚合物薄膜中掺入硅油形成弹性聚合物基底1，使表面褶皱幅值明显增大，比表面积显著提高。在底层聚合物绝缘层2上方依次设置金属电极层3及第二层聚合物薄膜，第二层聚合物薄膜作为顶层聚合物封装层4，第二层聚合物薄膜上设置电极修饰层5，可以进一步有效提高电镀电极改性材料和电极界面的结合力，保证稳定可靠的电化学性能。

在部分优选实施例中：弹性聚合物薄膜的材料为聚二甲基硅氧烷或Ecoflex。第一层聚合物薄膜和第二层聚合物薄膜的材料为聚对二甲苯。

在部分优选实施例中：弹性聚合物基底1的材料中掺入硅油的质量百分含量不超过50％。

在部分优选实施例中：电极修饰层5为聚乙撑二氧噻吩或铂黑。

在其他实施例中，弹性聚合物基底1还包括在基底上方设置一层金属释放层，金属释放层位于基底和弹性聚合物薄膜之间。金属释放层的金属材料为铝、铬或铜，金属释放层的厚度为200～1000nm。

上述实施例的具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极，优选的制备方法可以采用如下步骤：

S1：用硅片作为基底，清洗硅片并烘烤；

S2：在硅片上热蒸发或溅射一层金属，作为上层结构最后的金属释放层；金属释放层的金属材料采用铝、铬/铜，释放层的厚度为200～1000nm。

S3：在未固化的弹性聚合物内掺入硅油，混合均匀并抽真空排除气泡，旋涂在硅片上，形成弹性聚合物基底1薄膜层；掺入硅油组分的质量百分含量不超过50％；旋涂速度为1000～5000转每分钟；弹性聚合物基底1采用PDMS、Ecoflex(可从美国Smooth-On公司购买)、Drangonskin(可从美国Smooth-On公司购买)等硅胶材料，但弹性聚合物不限于这些弹性材料。Ecoflex为一种硅基复合材料共聚酯，杨氏模量20～40kPa。

S4：将形成弹性聚合物基底1薄膜层的基底在有机溶剂里浸泡萃取硅油，随后取出烘干；萃取所述硅油使用的有机溶剂选取异丙醇或三氯甲烷；

S5：在所述聚合物基底薄膜层上方沉积一层聚对二甲苯涂层作为底层聚合物绝缘层2；聚对二甲苯涂层(Parylene C)厚度为1～10μm；

S6：在底层聚合物绝缘层2上溅射铬/金(Cr/Au)或钛/金(Ti/Au)或钨/金(W/Au)金属层，随后旋涂光刻胶，光刻图形化，再通过离子束刻蚀得到图形化金属电极层3；铬(Cr)或钛(Ti)或钨(W)作为种子层，提高金属和聚对二甲苯(Parylene C)衬底的结合力，其厚度为10～50nm；金(Au)作为金属层，其厚度为100～500nm；

S7：重复S5，沉积第二层聚对二甲苯涂层作为顶层聚合物封装层4；聚对二甲苯涂层(Parylene C)厚度为1～10μm。

S8：在顶层聚合物封装层4上旋涂光刻胶，光刻图形化，通过氧等离子体刻蚀暴露出所述金属电极层3的电极点；

S9：激光同时切割弹性聚合物基底1、底层聚合物绝缘层2和顶层聚合物封装层4形成的一体结构，得到电极轮廓；

S10：腐蚀金属释放层，完成电极释放；

S11：连接电极接口并完成接口密封；

S12：利用电化学工作站电镀电极修饰层5，完成电极改性。电极修饰层5的材料为铂黑(Pt-black)或聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)，用于降低电化学阻抗、提升信噪比，保证柔性器件良好的信号拾取能力。

实施例2

本实施例提供一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极的制备方法，如图2所示，为增强型褶皱微结构形成原理图，通过在未固化的PDMS或Ecoflex里面添加硅油，再通过异丙醇萃取，就会在弹性聚合物基底1内产生面内收缩，沉积第一层聚合物薄膜时应力释放，就会产生增强型的褶皱形貌。第一层聚合物薄膜的材料为Parylene C。

如图3中(a)-(j)所示，为上述的增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极的制备方法，按以下步骤进行制备：

1)、如图3中(a)所示，在500微米厚硅片上热蒸发300纳米厚的铝金属释放层；

2)、如图3中(b)所示，1500转每分钟的速度旋涂掺入30％质量比硅油的弹性聚合物基底PDMS，并在90度烘箱中固化1小时后取出浸没在三氯甲烷溶剂中12小时，完成硅油萃取；

3)、如图3中(c)所示，在经过硅油预处理过的PDMS表面，通过化学气相沉积(CVD)方法沉积一层厚度为5微米的第一层聚合物薄膜；

4)、如图3中(d)所示，在第一层聚合物薄膜上溅射一层铬和一层金，铬和金的厚度分别为30纳米和300纳米，溅射金属前先在氧等离子体环境中对第一层聚合物进行1分钟的预处理以提高表面粗糙度，增强金属结合力；

5)、如图3中(e)所示，旋涂正性光刻胶AZ P4330，厚度为3微米，光刻图形化，再通过离子束刻蚀得到图形化金属电极层3，再放入丙酮中去除残留光刻胶；

6)、如图3中(f)所示，通过化学气相沉积(CVD)方法沉积第二层聚合物薄膜，厚度为5微米，第二层聚合物薄膜的材料为Parylene C。

7)、如图3中(g)所示，旋涂正性光刻胶AZ P4620，厚度为15微米，光刻图形化，放入氧等离子体刻蚀机中刻蚀第二层聚合物薄膜，暴露金属电极点，露出的金属电极点直径为100微米，电极点阵列为2×2，电极点间距为700微米。再放入丙酮中去除残留光刻胶；

8)、如图3中(h)所示，通过UV激光切割PDMS弹性聚合物基底1、第一层聚合物薄膜及第二层聚合物薄膜形成的一体结构，从而形成电极外轮廓，便于后续电极释放和使用；

9)、如图3中(i)所示，电极浸泡在稀盐酸(盐酸：水＝1:5)中6小时，完成电极释放；

10)、如图3中(j)所示，连接好电极后，利用电化学工作站电镀导电聚合物PEDOT:PSS，完成电极改性。

如图4所示，对比了用上述方法制备的具有增强型褶皱微结构的电极(如图4中(b)所示)和未经过硅油预处理的PDMS上沉积Parylene C所制备的电极(如图4中(a)所示)，可以看到褶皱的幅值明显增大，未经过硅油预处理的PDMS上沉积Parylene C的最大幅值为0.08微米，而经过硅油预处理的PDMS上沉积Parylene C的最大幅值为3.05微米，因此获得了更高的比表面积。

如图6所示，进一步通过SEM照片观察到使用上述方法制备的电极表面有清晰明显的微褶皱结构。

如图8所示，将褶皱微电极6贴附在小鼠大脑皮层7上采集脑皮层电信号。实际动物实验中，经过PEDOT:PSS修饰的电极，各通道采集得到的典型脑皮层电信号波形如图所示，可证明褶皱微电极6可以有效实现脑皮层电信号的记录。

实施例3

本实施例中提供一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极的制备方法，具体实施的步骤与实施例2中相同，不同的是在步骤2)中，采用的弹性聚合物基底1为Ecoflex，是一种模量为60kPa的超软硅胶，通过在其表面沉积Parylene C，可以获得和PDMS弹性聚合物基底1完全不同的褶皱形貌。

如图5所示，对比了用上述方法制备的具有增强型褶皱微结构的电极(如图5中(b)所示)和未经过硅油预处理(未掺入硅油)的Ecoflex上沉积Parylene C所制备的电极(如图5中(a)所示)，可以看到未经硅油预处理的Ecoflex弹性聚合物基底1上几乎没有明显的褶皱出现，最大幅值为0.05微米，而经过硅油预处理的Ecoflex弹性衬底上出现了非常明显的褶皱起伏，最大幅值为7.84微米，而且表面分布有大量微尺度的气泡结构，进一步增大了比表面积。

如图7所示，进一步通过SEM照片观察到使用上述方法制备的电极表面有清晰明显的微褶皱以及微气泡结构。

实施例4

本实施例中提供一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极的制备方法，具体实施的步骤与实施例2中相同，不同的是在步骤2)中，弹性聚合物薄膜PDMS中掺入硅油的质量百分含量为弹性聚合物薄膜和硅油总质量的50％。相比于掺入质量百分含量30％的硅油，萃取后获得的弹性聚合物基底1内包含更高的收缩内应力，沉积第一层聚合物薄膜Parylene C后，褶皱的幅值明显增大，最大幅值为4.72微米，获得更高的褶皱幅值，进一步提高比表面积。掺入硅油的组分质量百分数决定了褶皱微结构的幅值，而褶皱微结构的波长可以通过沉积聚对二甲苯(Parylene C)的厚度，或对弹性聚合物基底1表面预处理，例如：通过氧离子体或UV紫外光照等，以及后退火处理得以改变。

通过上述实施例进一步说明，电极采用柔性MEMS工艺制作，第一聚合物薄膜的材料选用具有生物相容性的Parylene C，既保证了电极薄膜的机械强度，又充分利用和弹性聚合物基底1之间的无针孔紧密接触，形成稳定可靠的微褶皱结构。

而在具体实施时，电极可以根据需要更换使用不同的弹性聚合物基底1，不同性质的聚合物在沉积Parylene C薄膜后会产生不同的褶皱形貌，而且不需要改变电极的其余制备工艺。

本发明电极制备方法可以扩展应用在不同类型的生物信号传感器上，例如测量脑电，心电，肌电，眼电等神经生理信号。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极，其特征在于：所述电极包括：基底，在所述基底上方设置弹性聚合物薄膜形成弹性聚合物基底，所述弹性聚合物薄膜中掺入硅油，在所述弹性聚合物基底上沉积第一层聚合物薄膜，通过沉积所述第一层聚合物薄膜作为绝缘层，褶皱自发生成。

2.根据权利要求1所述的一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极，其特征在于：所述弹性聚合物薄膜的材料为聚二甲基硅氧烷或Ecoflex。

3.根据权利要求2所述的一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极，其特征在于，所述弹性聚合物薄膜中掺入硅油，其中所述硅油的质量百分含量不超过所述弹性聚合物薄膜和所述硅油总质量的50％。

4.根据权利要求1所述的一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极，其特征在于：所述第一层聚合物薄膜的材料为聚对二甲苯。

5.根据权利要求4所述的一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极，其特征在于：在所述第一层聚合物薄膜上方设置金属电极层，在所述金属电极层的上方设置第二层聚合物薄膜作为封装层，所述第二层聚合物薄膜上设置电极修饰层。

6.根据权利要求5所述的一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极，其特征在于：其特征在于，所述电极修饰层的材料为聚乙撑二氧噻吩或铂黑，和/或，所述第二层聚合物薄膜的材料为聚对二甲苯。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极，其特征在于：所述弹性聚合物基底还包括在所述基底上方设置一层金属释放层，所述金属释放层位于所述基底和所述弹性聚合物薄膜之间。

8.根据权利要求7所述的一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极，其特征在于：所述金属释放层的金属材料为铝、铬或铜，所述金属释放层的厚度为200～1000nm。

9.一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极的制备方法，其特征在于，包括：

在未固化的弹性聚合物内掺入硅油，将所述弹性聚合物和所述硅油混合后旋涂在基底上方形成一层弹性聚合物薄膜层，从而形成弹性聚合物基底；

将所述弹性聚合物基底在有机溶剂里浸泡萃取所述硅油；

在萃取所述硅油后的所述弹性聚合物基底上方沉积一层第一层聚合物薄膜，第一层聚合物薄膜的材料为聚对二甲苯，褶皱自发生成。

10.根据权利要求9所述的一种具有增强型褶皱微结构的柔性脑机接口电极的制备方法，其特征在于，还包括：

在所述基底上设置金属释放层，所述金属释放层位于所述基底和所述弹性聚合物薄膜层之间；

在所述第一层聚合物薄膜上方设置金属电极层，在所述金属电极层上方沉积第二层聚合物作为顶层聚合物封装层；刻蚀暴露出所述金属电极层的电极点；切割得到电极轮廓；腐蚀所述金属释放层，完成电极释放；连接电极接口并完成接口密封；在所述第二层聚合物薄膜上电镀电极修饰材料，完成所述电极改性。