《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新型電子皮膚,可自行修復(fù)可循環(huán)利用

2018-02-21

  相信很多人都看過電影《終結(jié)者》,,里面有個場景,大BOSS被槍擊后,,皮膚竟然幾秒鐘就能痊愈如初,。如今,這項(xiàng)“黑科技”幾乎已變成現(xiàn)實(shí),,雖然沒有電影里那般玄幻,,但科學(xué)家發(fā)明的這種“電子皮膚”可塑性好,能夠自我修復(fù)且完全可回收,。

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  圖片來源:Jianliang Xiao / University of Colorado Boulder

  皮膚作為人體最大的器官,,不僅保護(hù)著我們的內(nèi)部組織和器官,還提供了溫度的感覺,、壓力,、振動和觸覺。受到天然皮膚創(chuàng)面愈合能力的啟發(fā),,科羅拉多大學(xué)博爾德分校(CU Boulder)的研究人員找到了可治愈的電子皮膚。相關(guān)論文發(fā)表在《Science Advances》雜志上,。

  電子皮膚(e-skin),,是一種薄的半透明材料,可以模擬人的皮膚功能和機(jī)械性能,。隨著研究人員在醫(yī)學(xué),、科學(xué)和工程等不同領(lǐng)域認(rèn)識到它的價值,世界各地的實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)多種不同類型和尺寸的可穿戴電子皮膚,。

  這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人,、CU Boulder化學(xué)副教授Jianliang Xiao和生物化學(xué)副教授Wei Zhang介紹說,他們研發(fā)新的電子皮膚具有測量壓力,、溫度,、濕度和氣流的傳感器。此外還有幾個獨(dú)特的特性,,包括通過強(qiáng)大的共價鍵連接動態(tài)網(wǎng)絡(luò)聚合物(聚酰亞胺),,結(jié)合銀納米粒子,可以提供更好的機(jī)械強(qiáng)度,、化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性,。

  “這里的獨(dú)特之處在于,,我們使用的聚酰亞胺的化學(xué)鍵允許電子皮膚在室溫下進(jìn)行自我修復(fù)和完全可回收,”Xiao說,,“鑒于全球每年產(chǎn)生數(shù)百萬噸的電子垃圾,,我們電子皮膚的可回收將帶來良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義?!?/p>

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  DOI: 10.1126/sciadv.aaq0508

  這款新型電子皮膚的另一個好處是,,它可以很容易地適用于人體手臂和機(jī)器人手等彎曲表面,在不引入過度引力的情況下,,施加適當(dāng)?shù)臒崃亢蛪毫Α?/p>

  “假設(shè)你想要一個機(jī)器人照顧一個孩子,,” Zhang說, “在這種情況下,,你可以將電子皮膚整合到可以感受到寶寶壓力的機(jī)器人手指上,。”

  研究人員還實(shí)現(xiàn)了電子皮膚的循環(huán)使用,,通過將設(shè)備浸入回收溶液中,,使聚合物降解成低聚物(聚合度通常低于10的聚合物)和可溶于乙醇的單體(可以連接成聚合物的小分子),銀納米粒子會沉入溶液的底部,。Xiao說,,再循環(huán)溶液和銀納米粒子可以用來制造新的功能性電子皮膚。

  這款新型電子皮膚因其可塑性,、可修復(fù)性以及可回收,,預(yù)計將在機(jī)器人、假肢,、健康監(jiān)測和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備上廣泛應(yīng)用,。


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