為了打造更加環保的電子設備,研究人員們設想了一種可以完全回收的“電子皮膚”。而且即便被撕裂,e-skin也能夠自我修復。據發表在《科學進展》(Science Advances)的研究所述,該設備本質上是一片裝有傳感器的薄膜,能夠測量壓力、溫度、濕度、以及氣流。該薄膜由是三種現已商用的化合物、以及納米銀顆粒混合而成。
如果給“電子皮膚”劃了一刀,兩側流出的化學物質即可自行“恢復如初”。即便表面破損,也可以將薄膜丟進溶液中,讓材料重新“液化植皮”。有朝一日,這項技術或被用于假體、機器人、或智能織物上。
實際上,全球有許多實驗室都在開發電子皮膚。比如一支歐洲研究團隊就開發出了一種允許用戶通過磁鐵來操縱(而不接觸物體)的方案。此外,日本也有一項將智能襯衫變為電子游戲運動控制器的技術。
圖1:完全可回收的可塑性電子皮膚
不過最新研究成果的特殊之處,就是它可以回收再利用:以美國為例,僅在2014年,該國就創造了160億磅(近726萬噸)的電子廢棄物,而所有這些電路板、晶體管、硬盤,都含有必須妥善處理的有毒化學物質。
圖2:薄膜純度和導電特性
研究合著者、科羅拉多大學波德分校機械工程助理教授肖建亮表示:這種特殊的設備不會產生任何廢棄物,我們想讓釘子產品變得更加環保。
圖3:左上為循環回收過程示意圖
即便“電子皮膚”嚴重受損,也可以通過“循環解決方案”來回收利用:溶液可以將基質分解為小分子,讓納米銀離子沉入底部,然后所有材料都可以被重新利用來制造另一片功能性電子皮膚。在140℉(60℃)的情況下,完整回收耗時30分鐘左右;如果在室溫下,則需要10小時。相比之下,材料“自愈”的速度要快很多 —— 室溫下不到半小時,60℃下只需幾分鐘。
圖4:上部為電子皮膚設計示意圖
這種電子皮膚并非十全十美,它雖然柔軟,但不像人類皮膚那樣富有彈性。教授表示,他和同事們正在努力提升設備的可擴展性,以便更輕松地運用到假肢或機器人的制造嵌入。
不過最讓他們激動的,還是這項研究的環保特性:“我們面臨著日益嚴重的污染問題,環保的重要性也與日俱增。為了自己和下一代,都必須確保自然安全”。
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