ACS Nano 刊发 MWA 导电水凝胶皮肤电极室温 5 分钟快速成胶，可精准采集生理信号并实现脑波实时控制无人机

清华大学李舟、徐萌团队联合中科大陈勋团队在《ACS Nano》发表论文，推出 MXene/WPU/PAA（MWA）多功能导电水凝胶表皮电极，解决传统水凝胶电极在导电性、粘附力、成胶速度之间难以兼顾的痛点，材料可在室温下原位快速凝胶，贴附皮肤后形成稳定低噪声界面，既能采集心电、肌电等多模态生理信号，也可以采集头皮脑电信号，通过脑波解码实现无线无人机的实时飞行控制。传统商用氯化银电极容易脱胶、运动伪影大、出汗后信号衰减明显；这款 MWA 水凝胶依靠 MXene 纳米片诱导自由基聚合完成固化，MXene 同时和高分子链形成大量氢键，提升交联密度与力学强度，在出汗、反复拉伸场景下依然维持较好粘附，信号信噪比优于传统 Ag/AgCl 电极，适合长期穿戴式生理监测与脑机接口实验验证。研究团队在实验中完成脑电信号采集、信号解码、无线传输、无人机控制全链路验证，属于脑机交互的实验室原型演示，距离消费级脑控设备还有较长工程化周期。

MWA 水凝胶电极核心参数清单

• 材料体系：MXene/WPU/PAA（MWA）
• 成胶条件：室温原位凝胶，成胶时间＜5 分钟
• 电导率：2.7 mS/cm
• 肌电 sEMG 信噪比：36.0 dB
• 心电 ECG 信噪比：30.1 dB
• 干燥循环粘附强度：94.2 kPa
• 模拟汗液环境粘附强度：55.5 kPa
• 核心功能：ECG 心电、sEMG 肌电、EEG 脑电采集；脑电解码控制无人机
• 发表期刊：ACS Nano

技术优势说明

1. 原位快速成胶：可直接涂在皮肤表面固化，适配额头、头皮等曲面，贴合度高
2. 抗汗液、抗反复形变：出汗环境下粘附力保留较多，运动过程信号更稳定
3. 多模态信号采集：一套电极同时支持心电、肌电、脑电采集，信噪比优于传统湿电极
4. 低模量匹配皮肤：力学性质和皮肤接近，穿戴不适感更低，减少运动伪影
5. 脑机接口验证：头皮脑电信号无线传输、实时解码，实现无人机飞行控制演示

与传统 Ag/AgCl 电极对比表

脑控无人机演示链路流程

1. 将 MWA 水凝胶电极原位固化在头皮指定区域，采集脑电 EEG 信号
2. 前端电路放大、滤波，去除工频与运动噪声
3. 信号送入解码模块，识别预设脑电指令
4. 无线模块向无人机下发控制指令
5. 无人机接收指令，完成对应飞行动作
6. 同步记录脑电、飞行数据，评估识别准确率

【相关 FAQ】

问题 1：ACS Nano 报道的这款快速凝胶、粘附且导电的皮肤电极是什么材料？

回答 1：这款皮肤电极是 MXene/WPU/PAA（MWA）导电水凝胶，依靠 MXene 纳米片诱导自由基聚合，室温下 5 分钟以内完成原位凝胶。

问题 2：这款 ACS Nano 皮肤电极除了脑控无人机，还能监测哪些生理信号？

回答 2：该电极支持多模态生理信号监测，包括心电 ECG、表面肌电 sEMG、头皮脑电 EEG，肌电、心电的信噪比优于商用氯化银电极。

问题 3：论文里用这款皮肤电极实现脑控无人机，是不是代表普通人马上就能用脑电波操控无人机？

回答 3：不是，ACS Nano 本次只是实验室原型验证，脑电指令范式简单、实验环境可控，信号解码、降噪、穿戴系统还需要大量优化，距离日常可用的脑控产品还有很远。

【参考资料】

[2026-10-23]（Fast-Gelling, Adhesive, and Conductive Epidermal Electrode for Accurate Physiological Signal Monitoring and Real-Time Brain-Controlled Drone Flight）ACS Nano

[2026-10-25]（清华大学 ACS Nano：室温不到 5 分钟成胶！这款水凝胶电极让脑电信号 “开” 无人机）高分子科学前沿

[2026-10-23]（MXene/WPU/PAA MWA 水凝胶电极论文补充材料）Figshare

[2026-10-25]（ACS Nano 脑机接口水凝胶电极解读）纳米人

【免责声明】

本文信息整理自 ACS Nano 论文原文与学术媒体解读，该导电水凝胶皮肤电极属于实验室研究成果，尚未商业化；脑控无人机仅为科研演示，不具备成熟商用能力，相关医疗、脑机接口应用仍需大量安全性、稳定性验证。