新的可塑性電子皮膚可自行修復 可回收利用

科羅拉多大學博爾德分校的研究人員開發出一種新型可塑性，自我修復和完全可回收的“電子皮膚”，其應用范圍從機器人和假肢開發到更好的生物醫學設備。

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械性能。目前，世界各地的實驗室正在開發許多不同類型和尺寸的可穿戴電子皮膚，因為研究人員認識到它們在各種醫學，科學和工程領域的價值。

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，負責CU Boulder化學和生物化學副教授Wei Zhang的研究工作。它具有幾種獨特的性質，包括一種新型的共價鍵合動態網絡聚合物，稱為聚亞胺，其與銀納米粒子結合以提供更好的機械強度，化學穩定性和導電性。

“這里的獨特之處在于，我們使用的聚亞胺的化學鍵合使得e-skin能夠在室溫下自我修復和完全可回收，”肖說。“鑒于全球每年產生數百萬噸電子廢物，我們的電子皮膚的可回收性具有良好的經濟和環境意義。”

關于這一主題的論文今天發表在Science Advances雜志上。該研究的共同作者包括機械工程的Zhanan Zou和Yan Li以及化學和生物化學的Chengpu Zhu和Xingfeng Lei。該研究部分由國家科學基金會資助。

張說，許多人都熟悉電影“終結者”，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的另一個好處是，它可以很容易地適應彎曲的表面，如人的手臂和機器人的手，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機器人來照顧嬰兒，”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，將該裝置浸泡到再循環溶液中，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。

“再循環的溶液和納米粒子可用于制造新的功能性電子皮膚，”肖說。