为了打造更加环保的电子设备,研究人员们设想了一种可以完全回收的“电子皮肤”。而且即便被撕裂,e-skin也能够自我修复。据发表在《科学进展》(Science Advances)的研究所述,该设备本质上是一片装有传感器的薄膜,能够测量压力、温度、湿度、以及气流。该薄膜由是三种现已商用的化合物、以及纳米银颗粒混合而成。
如果给“电子皮肤”划了一刀,两侧流出的化学物质即可自行“恢复如初”。即便表面破损,也可以将薄膜丢进溶液中,让材料重新“液化植皮”。有朝一日,这项技术或被用于假体、机器人、或智能织物上。
实际上,全球有许多实验室都在开发电子皮肤。比如一支欧洲研究团队就开发出了一种允许用户通过磁铁来操纵(而不接触物体)的方案。此外,日本也有一项将智能衬衫变为电子游戏运动控制器的技术。
图1:完全可回收的可塑性电子皮肤
不过最新研究成果的特殊之处,就是它可以回收再利用:以美国为例,仅在2014年,该国就创造了160亿磅(近726万吨)的电子废弃物,而所有这些电路板、晶体管、硬盘,都含有必须妥善处理的有毒化学物质。
图2:薄膜纯度和导电特性
研究合著者、科罗拉多大学波德分校机械工程助理教授肖建亮表示:这种特殊的设备不会产生任何废弃物,我们想让钉子产品变得更加环保。
图3:左上为循环回收过程示意图
即便“电子皮肤”严重受损,也可以通过“循环解决方案”来回收利用:溶液可以将基质分解为小分子,让纳米银离子沉入底部,然后所有材料都可以被重新利用来制造另一片功能性电子皮肤。在140℉(60℃)的情况下,完整回收耗时30分钟左右;如果在室温下,则需要10小时。相比之下,材料“自愈”的速度要快很多 —— 室温下不到半小时,60℃下只需几分钟。
图4:上部为电子皮肤设计示意图
这种电子皮肤并非十全十美,它虽然柔软,但不像人类皮肤那样富有弹性。教授表示,他和同事们正在努力提升设备的可扩展性,以便更轻松地运用到假肢或机器人的制造嵌入。
不过最让他们激动的,还是这项研究的环保特性:“我们面临着日益严重的污染问题,环保的重要性也与日俱增。为了自己和下一代,都必须确保自然安全”。
- 五邑大学罗坚义、澳门大学周冰朴课题组 Mater. Horiz.:基于磁响应微纤毛及导电微穹顶的双模态电子皮肤 2024-11-28
- 杜学敏/李舟 Adv. Funct. Mater.:仿生超拉伸和高灵敏的结构色电子皮肤 2024-11-11
- 中国林科院林化所储富祥/王基夫 CEJ:采用纤维素共价交联策略的电子皮肤用导电压敏胶 2024-10-18
- 陕科大白阳/黄文欢 Small:可拉伸/自愈合/免粘接的电磁屏蔽/红外隐身复合膜 2024-12-19
- 清华大学徐军课题组 Macromolecules:非均匀交联构建高刚度、高韧性的形状记忆自愈合材料 2024-12-01
- 武汉理工赵政教授 IJBM:由天然小分子组成的生物活性复合物功能化的“一体化”自愈可注射阳离子瓜尔胶水凝胶敷料 2024-11-14
- 上科大凌盛杰教授课题组 Adv. Mater.:强韧、可回收、可降解丝蛋白离子导体助力柔性智能触摸屏应用 2024-12-12