CN115337011A - 一种金属包覆的水凝胶电极及其制备方法 - Google Patents

一种金属包覆的水凝胶电极及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属包覆的水凝胶电极及其制备方法，属于生物电极领域，步骤包括，将铝片加工成多孔氧化铝模板：在多孔氧化铝模板上聚合出具有导电能力的水凝胶柱；在水凝胶柱的顶端制作具有导电能力及柔性的连通层；除去多孔氧化铝模板；以连通层作为一极进行电化学沉积，在水凝胶柱表面沉积金属层，得到金属包覆的水凝胶电极。制得的电极以具有柔性和导电性的连通层为基板，结合金属层包覆的水凝胶结构，共同形成高电导率的柔性水凝胶电极，兼具金属电极强度的同时，还具有柔性电极的舒适度，增加了电极与皮肤表面的接触面积，接触阻抗更低，纳米结构能填补皮肤表面气隙，从而能很好的附着在皮肤表面，可抵抗运动伪影的影响。

Description

一种金属包覆的水凝胶电极及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属包覆的水凝胶电极及其制备方法，属于生物电极领域。
背景技术
具有出色灵活性的柔性生物传感器在生物传感领域得到了蓬勃发展，特别适用于新兴的可穿戴电子设备和一次性生物传感应用等细分领域。柔性生物传感器可作为功能化电极将生物信号转变为电信号，然后结合如电流法、电位法、阻抗法、电导法等电化学方法定性甚至定量地检测分析物。由于应用晶体管技术能够获得比常规电化学技术更高的灵敏度和更低的检测时限，因此生物传感领域正逐渐吸纳和融合晶体管技术。应用如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰亚胺（PI）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、尼龙、聚对二甲苯等20种柔性聚合物电极，使得纸张和纺织品也能作为柔性生物传感器的基底，可进一步制成试纸、皮肤贴片、功能纹身、功能衣物、探测电极等本质为柔性生物传感器的产品。另外，当物质的尺度小至纳米级时，可使材料的性能发生转变，例如陶瓷摔不碎、金属变绝缘、物料抗断裂能力显著提高等。在生物传感器中引入纳米技术，如纳米粒子利用碳纳米管和量子点的改性，可以有效提高传感元件和分析物之间的反应性，提高转换效率，从而提高传感器的灵敏度。
在电极−皮肤接触界面处，人体皮肤角质层的高接触阻抗会导致电信号传输受阻，这是生物电信号监测过程中的一个主要问题。目前，商用的探测电极为Ag/AgCl湿电极，它采用导电凝胶以及皮肤预处理来填充皮肤气隙，增加湿润度，从而降低接触阻抗。但这种方式，导电凝胶容易挥发变干，不利于长期监测，液态凝胶也容易造成皮肤发炎。近年来，干电极由于其无需导电凝胶，操作简单，可长期使用而不影响信号质量，而被认为是可取代湿电极的优良方式。穿透式干电极可有效刺穿角质层，在不损害皮肤组织的情况下，可高效降低阻抗，但这依然容易造成皮肤过敏或发炎，且穿透式干电极尖端过于坚硬锐利，缺乏舒适感。相比之下，柔性干电极可自然贴合皮肤表面，极大减少了炎症风险。柔性干电极通常是利用水凝胶作为导电物质的载体，保持低理论阻抗的同时还更具舒适性和生物相容性，从而得到生物电信号健康监测领域的青睐，但现有技术中的柔性干电极用于接触的部分体积过大，不利于充分贴合皮肤，宏观上例如图1所示的情形，水凝胶8会成片地被皮屑91或毛发架空，与皮肤9接触面积偏小，微观上例如图2所示的情形，皮肤9并不是平整的，水凝胶8实际上不能很好地适应皮肤9的坑坑洼洼，电极粘附性差，容易产生运动伪影，实际阻抗比较大。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种金属包覆的水凝胶电极及其制备方法，制得的水凝胶电极能更好地与皮肤贴合。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，本申请提供一种金属包覆的水凝胶电极的制备方法，包括以下步骤：
将铝片加工成多孔氧化铝模板：
在所述多孔氧化铝模板上聚合出具有导电能力的水凝胶柱；
在所述水凝胶柱的顶端制作具有导电能力及柔性的连通层；
除去所述多孔氧化铝模板；
以所述连通层作为一极进行电化学沉积，在所述水凝胶柱表面沉积金属层，得到所述金属包覆的水凝胶电极。
本申请提供的金属包覆的水凝胶电极的制备方法在多孔氧化铝模板的空洞上生长出柱状的水凝胶，利用连通层将水凝胶柱连接在一起且电连通，除去多孔氧化铝模板后，水凝胶柱存在游离端，有利于避开皮肤上的皮屑、灰尘，且能更好地适应皮肤的粗糙度。另一方面，水凝胶柱比现有技术中的柔性干电极水凝胶尺寸小得多，相应地，在水凝胶柱表面包覆了金属，既减小了电极的电阻，也增强了水凝胶柱与皮肤之间的摩擦力。
进一步地，所述将铝片加工成多孔氧化铝模板的步骤包括：
以纯铝片作为一极，以0.3M-0.6M的草酸作为电解液，在40V-50V氧化电压下进行第一交流电化学处理2h-6h；
将第一交流电化学处理后的铝片浸泡在0.3M-0.6M的磷酸溶液中30min以上；
将在磷酸中浸泡过的铝片作为一极，以0.3M-0.6M的草酸作为电解液，在40V-50V氧化电压下进行第二交流电化学处理3h，然后将氧化电压逐渐降低至15V；
继续在0.3M-0.6M的磷酸溶液中浸泡5min得到所述多孔氧化铝模板。
第一交流电化学处理后浸泡磷酸实现扩孔和降低氧化铝势垒层厚度，第二交流电化学处理收尾时逐渐降低电压有利于降低势垒层厚度。
进一步地，所述纯铝片预先经过化学抛光处理，抛光液为高氯酸与乙醇的混合液。抛光完成后铝片呈现出光亮光泽，即刻使用去离子水反复冲洗，有利于消除铝片表面的机械损伤，有利于后续步骤中铝片表面电场均匀。
进一步地，所述在所述多孔氧化铝模板上聚合出具有导电能力的水凝胶柱的步骤包括：
以所述多孔氧化铝模板作为一极进行电化学聚合1h-4h，形成所述水凝胶柱；其中，电解液为导电聚合物单体与高氯酸锂的混合溶液，电压为15V交流电。使得单体在多孔氧化铝模板的孔洞中合成出导电聚合物并原位生长成柱状。
进一步地，所述在所述水凝胶柱的顶端制作具有导电能力及柔性的连通层的步骤包括：
按质量计，取10份聚二甲基硅氧烷预聚物、1份聚二甲基硅氧烷交联剂、5份-10份导电填料混合成预聚体溶液；
将所述预聚体溶液涂抹在所述水凝胶柱的顶端，厚度1mm-2mm；
静置1h后在60℃-80℃环境中烘2h-6h实现固化，形成所述连通层。
该预聚体溶液黏度高，能够稳定分布在水凝胶柱的顶端，固化后具有弹性，导电填料提供导电能力，使所有水凝胶柱的一端固定在连通层，且电学上连通。
进一步地，所述除去所述多孔氧化铝模板的步骤包括：
用5%的氢氧化钠浸泡所述多孔氧化铝模板。
氢氧化钠不损伤连通层和水凝胶柱，除去多孔氧化铝模板后，水凝胶柱背离连通层的一端游离可摆动，由于水凝胶柱原本从多孔氧化铝模板中生成出来，因此在除去多孔氧化铝模板后，各条水凝胶柱条干分明，不相互粘连，具有多个用于与皮肤接触的接触点。
进一步地，所述以所述连通层作为一极进行电化学沉积，在所述水凝胶柱表面沉积金属层的步骤中，电解液含有金属离子盐和硼酸，pH为4；工作电流密度为6mA/cm2，工作电压15V，处理时间30min-60min。该步骤需要严格控制处理条件，避免在沉积金属层过程中水凝胶柱互相粘连。
进一步地，所述金属离子盐选自NiSO4·6H2O，CuSO4·5H2O，CoSO4·7H2O，AgCl·6H2O中的一种或多种。
第二方面，本申请提供一种金属包覆的水凝胶电极，由第一方面所述的方法制备而成。该电极具有多个接触点，能适应皮肤在微观上的坑坑洼洼，接触点外表包覆有金属增强了与皮肤的摩擦，使得该电极更容易与皮肤贴合，实际接触面积大，粘附性强。
进一步地，所述的金属包覆的水凝胶电极连接有极耳，所述极耳包括银氯化银垫片、导电胶、固定帽和绝缘膜，所述连通层与所述银氯化银垫片之间通过所述导电胶连接，所述银氯化银垫片与所述连通层平行，所述绝缘膜覆盖在所述银氯化银垫片上且位于所述银氯化银垫片与所述水凝胶柱同向的一面，所述固定帽贯穿所述绝缘膜及所述银氯化银垫片。
本发明的有益效果是：本发明的方法制备了金属层包覆的水凝胶结构，以具有柔性和导电性的连通层为基板，共同结合形成高电导率的柔性水凝胶电极，兼具金属电极强度的同时，还具有柔性电极的舒适度，增加了电极与皮肤表面的接触面积，接触阻抗更低，纳米结构能填补皮肤表面气隙，从而能很好的附着在皮肤表面，可抵抗运动伪影的影响。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1是现有技术中的水凝胶电极与皮肤实际接触面积小的原因之一。
图2是现有技术中的水凝胶电极与皮肤实际接触面积小的原因之二。
图3是本申请实施例提供的一种金属包覆的水凝胶电极的制备方法的步骤示意图。
图4是本申请实施例提供的一种金属包覆的水凝胶电极的结构示意图。
附图标记：10、铝片；11、多孔氧化铝模板；2、水凝胶柱；21、金属层；3、连通层；4、银氯化银垫片；5、绝缘膜；6、固定帽；7、导电胶；8、水凝胶；9、皮肤；91、皮屑。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
水凝胶是一种具有三维网状交联结构，集吸水、保水、缓释于一体的功能高分子材料，由于其良好的生物相容性而被广泛应用于医药和健康监测等领域。针对现有技术中水凝胶电极接触点体积偏大，与皮肤接触面积偏小，低粘附性的问题，参照图3，本申请实施例提出了一种金属包覆的水凝胶电极的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铝片10加工成多孔氧化铝模板11。
S2：在多孔氧化铝模板11上聚合出具有导电能力的水凝胶柱2。
S3：在水凝胶柱2的顶端制作具有导电能力及柔性的连通层3。
S4：除去多孔氧化铝模板11。
S5：以连通层3作为一极进行电化学沉积，在水凝胶柱2表面沉积金属层，得到金属包覆的水凝胶电极。
步骤S1实际上是在铝片上沉积出氧化铝，且氧化铝围成多个孔洞。步骤S2的水凝胶柱2生长在孔洞中。步骤S3生成连通层固定各水凝胶柱的一端，且在电学上使各水凝胶柱2连通。步骤S4除去多孔氧化铝模板11后，水凝胶柱暴露出来，且一端游离。步骤S5在水凝胶柱表面包覆金属。
制得的电极类似梳状，如图4所示，包括以具有柔性和导电性的连通层3作为基板，基板上“植”有多根水凝胶柱2，水凝胶柱2的外表包覆有金属层21。由于金属层具有低阻抗性和高导电性，与单纯的导电凝胶相比，金属层包覆的水凝胶的导电性能更优异。制得的水凝胶柱具有纳米级尺寸的结构，具有更多的接触点，能填补皮肤表面气隙，可以很好的吸附在皮肤表面，具有更高的粘性和更大的接触面积。金属层可增加水凝胶柱的刚性，延长电极使用寿命，并且在接触到皮肤时，水凝胶柱的尖端能立起来，不会轻易倒塌，能略微陷入角质层（皮肤中阻抗最大的结构），因此有效地降低阻抗，且使接触点具有更大的摩擦力，避免了测试过程中运动带来的干扰，因此具有更好的抗伪影能力。
优选地，步骤S1之前还存在步骤S0：对铝片作化学抛光处理。具体地，抛光液为高氯酸与乙醇的混合液，抛光完成后铝片呈现出光亮光泽，即刻使用去离子水反复冲洗，有利于消除铝片表面的机械损伤，有利于后续步骤中铝片表面电场均匀。
实施例1
取厚度为1mm，纯度99.99%以上的纯铝片，进行化学抛光处理，抛光液组分为20%高氯酸+80%乙醇溶液。抛光完成后铝片呈现出光亮光泽，即刻使用去离子水反复冲洗。
以上述处理好的纯铝片为一极，石墨棒作为另一极，进行第一交流电化学处理2小时，电解液为0.3M的草酸，氧化电压为40V。取出后浸泡在0.3 M磷酸溶液中30分钟，实现扩孔；然后以同样的条件进行第二交流电化学处理3小时，氧化结束后逐步降压到15V，以降低势垒层厚度。接着浸泡在0.3 M磷酸溶液中5min实现二次扩孔，得到多孔氧化铝模板（AAO）。
将多孔氧化铝模板作为一极，石墨棒作为另一极，以0.3M吡咯单体和0.6M LiClO4的混合溶液为电解液，采用的电源为频率为50Hz，电压为15V的交流电，进行交流电化学聚合1小时，在AAO的孔洞中成长出水凝胶柱。
按照聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚物，聚二甲基硅氧烷交联剂和碳石墨粉的质量比为10:1:10的比例配制预聚体溶液，然后用玻璃棒顺时针搅拌混合5分钟，再用真空机抽气12分钟消除溶液中的气泡。将该预聚体溶液用玻璃棒均匀涂抹在水凝胶柱表面（受AAO遮挡，此时水凝胶柱仅顶端暴露出来）上，涂2mm厚，然后在水平地静置1h，再置于烘箱中以80℃固化2h，得到连通层。再放入5%NaOH溶液中浸泡，彻底去除多孔氧化铝模板（多孔氧化铝膜及铝基底），暴露出水凝胶柱。
将连通层作为一极，石墨棒作为另一极，再进行交流电化学沉积。镀镍层电解液的组成如下：0.3M NiSO4·6H2O，0.6M H3BO3，pH值为4；电源频率为50Hz，电压为15V，工作电流密度为6mA/cm2，在室温下沉积30分钟，得到金属包覆的水凝胶电极。
实施例2
取厚度为1mm，纯度99.99%以上的纯铝片，进行化学抛光处理，抛光液组分为20%高氯酸+80%乙醇溶液。抛光完成后铝片呈现出光亮光泽，即刻使用去离子水反复冲洗。
以上述处理好的纯铝片为一极，石墨棒作为另一极，进行第一交流电化学处理2小时，电解液为0.3M的草酸，氧化电压为40V。取出后浸泡在0.3 M磷酸溶液中30分钟，实现扩孔；然后以同样的条件进行第二交流电化学处理3小时，氧化结束后逐步降压到15V，以降低势垒层厚度。接着浸泡在0.3 M磷酸溶液中5min实现二次扩孔，得到多孔氧化铝模板（AAO）。
将多孔氧化铝模板作为一极，石墨棒作为另一极，以0.3M吡咯单体和0.6M LiClO4的混合溶液为电解液，采用的电源为频率为50Hz，电压为15V的交流电，进行交流电化学聚合1小时，在AAO的孔洞中成长出水凝胶柱。
按照聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚物，聚二甲基硅氧烷交联剂和碳纳米管的质量比为10:1:10的比例配制预聚体溶液，然后用玻璃棒顺时针搅拌混合5分钟，再用真空机抽气12分钟消除溶液中的气泡。将该预聚体溶液用玻璃棒均匀涂抹在水凝胶柱表面（受AAO遮挡，此时水凝胶柱仅顶端暴露出来）上，涂2mm厚，然后在水平地静置1h，再置于烘箱中以70℃固化3h，得到连通层。再放入5%NaOH溶液中浸泡，彻底去除多孔氧化铝模板（多孔氧化铝膜及铝基底），暴露出水凝胶柱。
将连通层作为一极，石墨棒作为另一极，再进行交流电化学沉积。镀铜层电解液的组成如下：0.35M CuSO4·5H2O，0.6M H3BO3，pH值为4；电源频率为50Hz，电压为15V，工作电流密度为6mA/cm2，在室温下沉积30分钟，得到金属包覆的水凝胶电极。
实施例3
取厚度为1mm，纯度99.99%以上的纯铝片，进行化学抛光处理，抛光液组分为20%高氯酸+80%乙醇溶液。抛光完成后铝片呈现出光亮光泽，即刻使用去离子水反复冲洗。
以上述处理好的纯铝片为一极，石墨棒作为另一极，进行第一交流电化学处理2小时，电解液为0.3M的草酸，氧化电压为40V。取出后浸泡在0.3 M磷酸溶液中30分钟，实现扩孔；然后以同样的条件进行第二交流电化学处理3小时，氧化结束后逐步降压到15V，以降低势垒层厚度。接着浸泡在0.3 M磷酸溶液中5min实现二次扩孔，得到多孔氧化铝模板（AAO）。
将多孔氧化铝模板作为一极，石墨棒作为另一极，以0.3M吡咯单体和0.6M LiClO4的混合溶液为电解液，采用的电源为频率为50Hz，电压为15V的交流电，进行交流电化学聚合1小时，在AAO的孔洞中成长出水凝胶柱。
按照聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚物，聚二甲基硅氧烷交联剂和石墨烯的质量比为10:1:5的比例配制预聚体溶液，然后用玻璃棒顺时针搅拌混合10分钟，再用真空机抽气12分钟消除溶液中的气泡。将该预聚体溶液用玻璃棒均匀涂抹在水凝胶柱表面（受AAO遮挡，此时水凝胶柱仅顶端暴露出来）上，涂2mm厚，然后在水平地静置1h，再置于烘箱中以60℃固化6h，得到连通层。再放入5%NaOH溶液中浸泡，彻底去除多孔氧化铝模板（多孔氧化铝膜及铝基底），暴露出水凝胶柱。
将连通层作为一极，石墨棒作为另一极，再进行交流电化学沉积。镀镍-钴层电解液的组成如下：0.15M CoSO4·7H2O，0.15M NiSO4·6H2O，0.6M H3BO3，pH值为4；电源频率为50Hz，电压为15V，工作电流密度为6mA/cm2，在室温下沉积30分钟，得到金属包覆的水凝胶电极。
本申请实施例以多孔氧化铝为模板（AAO）制备纳米聚吡咯水凝胶电极柱，并与PDMS-导电填料凝胶粘合在一起，然后再进行金属层包覆。PDMS结合导电填料具有高导电性和粘性，能很好地与纳米聚吡咯水凝胶电极柱结合，实现高效的电子传导。金属层的包覆使水凝胶电极具有更强的刚性，兼具金属电极强度的同时，还具有柔性电极的舒适度，且不伤害皮肤。纳米级水凝胶电极的微观结构与皮肤表面缝隙相贴合，可增加接触面积，减少阻抗，即使在运动状态下，电极也可以抵抗运动伪影的影响。另外，即使AAO中生长了过多的导电聚合物也不会造成太大的负面影响，例如导电聚合物生长至超过AAO的孔洞发生粘连，在生成连通层并去除AAO后，原来的顶部变为根部，原来的根部变为顶部，AAO中的水凝胶柱原来是被氧化铝隔开的，只要后续严格控制沉积金属的条件，就能实现微观上多点接触的效果。
参照图4（图4并非按实际比例，实际上水凝胶柱比图示更细），在实际使用时，本申请实施例的金属包覆的水凝胶电极还连接有极耳，极耳包括银氯化银垫片4、导电胶7、固定帽6和绝缘膜5，连通层3与银氯化银垫片4之间通过导电胶7连接，银氯化银垫片4与连通层3平行，绝缘膜5覆盖在银氯化银垫片4上且位于银氯化银垫片4与水凝胶柱2同向的一面，固定帽贯穿绝缘膜5及银氯化银垫片4。具体地，导电胶可以为导电银胶，绝缘膜可以为聚酰亚胺膜。极耳用于连接导线，导线的另一端连接至需要使用探测电极的仪器。
除以上详细描述的实施例外，水凝胶柱还可以是聚苯胺或聚苯乙烯等导电聚合物；金属层还可以为镍、铜、银、钴等一种或几种金属；连通层中导电填料还可以为银纳米线。
相比传统的Ag/AgCl湿电极，本申请实施例的电极无需导电凝胶，具有高亲肤性，有利于进一步扩大该水凝胶电极在生物监测、穿戴传感器和脑机接口等领域的应用前景。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”“某些实施方式”“示意性实施方式”“示例”“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属包覆的水凝胶电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将铝片加工成多孔氧化铝模板：
在所述多孔氧化铝模板上聚合出具有导电能力的水凝胶柱；
在所述水凝胶柱的顶端制作具有导电能力及柔性的连通层；
除去所述多孔氧化铝模板；
以所述连通层作为一极进行电化学沉积，在所述水凝胶柱表面沉积金属层，得到所述金属包覆的水凝胶电极。
2.根据权利要求1所述的金属包覆的水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述将铝片加工成多孔氧化铝模板的步骤包括：
以纯铝片作为一极，以0.3M-0.6M的草酸作为电解液，在40V-50V氧化电压下进行第一交流电化学处理2h-6h；
将第一交流电化学处理后的铝片浸泡在0.3M-0.6M的磷酸溶液中30min以上；
将在磷酸中浸泡过的铝片作为一极，以0.3M-0.6M的草酸作为电解液，在40V-50V氧化电压下进行第二交流电化学处理3h，然后将氧化电压逐渐降低至15V；
继续在0.3M-0.6M的磷酸溶液中浸泡5min得到所述多孔氧化铝模板。
3.根据权利要求2所述的金属包覆的水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述纯铝片预先经过化学抛光处理，抛光液为高氯酸与乙醇的混合液。
4.根据权利要求1所述的金属包覆的水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述在所述多孔氧化铝模板上聚合出具有导电能力的水凝胶柱的步骤包括：
以所述多孔氧化铝模板作为一极进行电化学聚合1h-4h，形成所述水凝胶柱；其中，电解液为导电聚合物单体与高氯酸锂的混合溶液，电压为15V交流电。
5.根据权利要求1所述的金属包覆的水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述在所述水凝胶柱的顶端制作具有导电能力及柔性的连通层的步骤包括：
按质量计，取10份聚二甲基硅氧烷预聚物、1份聚二甲基硅氧烷交联剂、5份至10份导电填料混合成预聚体溶液；
将所述预聚体溶液涂抹在所述水凝胶柱的顶端，厚度1mm-2mm；
静置1h后在60℃-80℃环境中烘2h-6h实现固化，形成所述连通层。
6.根据权利要求1所述的金属包覆的水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述除去所述多孔氧化铝模板的步骤包括：
用5%的氢氧化钠浸泡所述多孔氧化铝模板。
7.根据权利要求1所述的金属包覆的水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述以所述连通层作为一极进行电化学沉积，在所述水凝胶柱表面沉积金属层的步骤中，电解液含有金属离子盐和硼酸，pH为4；工作电流密度为6mA/cm2，工作电压15V，处理时间30min-60min。
8.根据权利要求7所述的金属包覆的水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述金属离子盐选自NiSO4·6H2O，CuSO4·5H2O，CoSO4·7H2O，AgCl·6H2O中的一种或多种。
9.一种金属包覆的水凝胶电极，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的方法制备而成。
10.根据权利要求9所述的金属包覆的水凝胶电极，其特征在于，连接有极耳，所述极耳包括银氯化银垫片、导电胶、固定帽和绝缘膜，所述连通层与所述银氯化银垫片之间通过所述导电胶连接，所述银氯化银垫片与所述连通层平行，所述绝缘膜覆盖在所述银氯化银垫片上且位于所述银氯化银垫片与所述水凝胶柱同向的一面，所述固定帽贯穿所述绝缘膜及所述银氯化银垫片。
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