科羅拉多大學(xué)博爾德分校的研究人員開發(fā)出一種新型可塑性，自我修復(fù)和完全可回收的“電子皮膚”，其應(yīng)用范圍從機(jī)器人和假肢開發(fā)到更好的生物醫(yī)學(xué)設(shè)備。

電子皮膚，稱為電子皮膚，是一種薄的半透明材料，可以模仿人體皮膚的功能和機(jī)械性能。目前，世界各地的實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)許多不同類型和尺寸的可穿戴電子皮膚，因?yàn)檠芯咳藛T認(rèn)識到它們在各種醫(yī)學(xué)，科學(xué)和工程領(lǐng)域的價(jià)值。

新的CU Boulder e-skin具有嵌入式傳感器，用于測量壓力，溫度，濕度和氣流，助理教授Xiao Jianliang，負(fù)責(zé)CU Boulder化學(xué)和生物化學(xué)副教授Wei Zhang的研究工作。它具有幾種獨(dú)特的性質(zhì)，包括一種新型的共價(jià)鍵合動態(tài)網(wǎng)絡(luò)聚合物，稱為聚亞胺，其與銀納米粒子結(jié)合以提供更好的機(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，我們使用的聚亞胺的化學(xué)鍵合使得e-skin能夠在室溫下自我修復(fù)和完全可回收，”肖說。“鑒于全球每年產(chǎn)生數(shù)百萬噸電子廢物，我們的電子皮膚的可回收性具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義。”

關(guān)于這一主題的論文今天發(fā)表在Science Advances雜志上。該研究的共同作者包括機(jī)械工程的Zhanan Zou和Yan Li以及化學(xué)和生物化學(xué)的Chengpu Zhu和Xingfeng Lei。該研究部分由國家科學(xué)基金會資助。

張說，許多人都熟悉電影“終結(jié)者”，其中電影的主要反派皮膚在射擊，毆打或碾壓后幾秒鐘“重新愈合”。雖然新工藝并不那么引人注目，但切割或破損的電子皮膚(包括傳感器)的愈合是通過使用三種市售化合物在乙醇中的混合來完成的，他說。

新型CU Boulder e-skin的另一個(gè)好處是，它可以很容易地適應(yīng)彎曲的表面，如人的手臂和機(jī)器人的手，通過施加適度的熱量和壓力，而不會引入過多的壓力。

“讓我們說你想要一個(gè)機(jī)器人來照顧嬰兒，”張說。“在這種情況下，你會將電子皮膚整合到可以感受到嬰兒壓力的機(jī)器人手指上。我們的想法是嘗試用具有所需功能的電子皮膚模仿生物皮膚。”

為了使皮膚再循環(huán)，將該裝置浸泡到再循環(huán)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(可以連接在一起成為聚合物的小分子)。銀納米顆粒沉到溶液的底部。

“再循環(huán)的溶液和納米粒子可用于制造新的功能性電子皮膚，”肖說。