水や体液に強い透明導電膜の開発に成功 -水中ウェアラブル計測と透明な脳表面電極に応用-

2026-08-20 理化学研究所

理化学研究所などの国際共同研究グループは、雨水・海水・体液などの水系環境でも安定して機能する透明導電ナノ膜「二相パーコレーションネットワーク(BIPIN)」を開発した。銀ナノワイヤと導電性高分子・フッ素系イオノマーを組み合わせることで、約200nmの薄さを保ちながら高い撥水性と耐水性を実現し、600分の浸水後も電気抵抗の増加を15.8±5.1%に抑えた。可視光透過率は90%以上で、透明性と導電性も両立している。実証では、皮膚に直接形成した電極で水中の筋電図と血管像を同時取得したほか、マウス脳表面に9チャンネルの透明電極を形成し、皮質脳波と2光子励起顕微鏡による脳血管イメージングを同時に実現した。水中ウェアラブルセンサー、スポーツ・リハビリ機器、神経科学用透明電極などへの応用が期待される。

従来型銀ナノワイヤ(AgNWs)複合膜とBIPINの比較の図

従来型銀ナノワイヤ(AgNWs)複合膜とBIPINの比較

<関連情報>

バイオオプトエレクトロニクス向け溶液プロセスによる水溶液不感性透明導体 Solution-processed aqueous-insensitive transparent conductors for bio-optoelectronics

Lulu Sun,Hyun Woo Kim,Jiwon Kim,Shuxu Wang,Shinyoung Lee,Hongting Chen,Ruiqi Guo,Baocai Du,Joo Sung Kim,Kun Fang,Jianping Chen,Yoshihiro Ito,Yinhua Zhou,Tomoyuki Yokota,Sunghoon Lee,Jong Eun Lee,Ki Jun Yu,Kenjiro Fukuda & Takao Someya

Nature Communications  Published:25 June 2026

DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-74901-4

Abstract

Bio-optoelectronics necessitate stable and transparent conductors for precise and consistent output of electrical signals. However, diverse aqueous environments challenge the long-term stable operation. In this study, we show a solution-processed transparent conductive nanomembrane that can be directly deposited on human skin and organic substrates, exhibiting good stability in multiple aqueous environments including rainwater, seawater, and biological fluids. This is attributed to the stabilizing of the polymer phase, which improves the stability and biocompatibility of the metal nanowires phase. The strategy ensures reliable electrical performance even in humid or wet environments for bio-signals like electromyography and electrocorticography. Its intrinsic transparency also enables subcutaneous vascular imaging and cerebral neurovascular imaging. This nanomembrane successfully expands the application of skin electronics settings underwater and enables continuous implantable monitoring of the cerebral cortex.

0402電気応用
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