Исследователи Колорадского университета в Боулдере разработали новый тип гибкой, самовосстанавливающейся и полностью утилизируемой «электронной кожи», которая может найти применение от робототехники и протезирования до лучших биомедицинских устройств.
Электронная кожа, известная как e-skin, е-кожа, представляет собой тонкий, полупрозрачный материал, который может имитировать функцию и механические свойства кожи человека. В лабораториях по всему миру в настоящее время разрабатывается ряд различных типов и размеров носимой е-кожи, поскольку исследователи признают их ценность в различных областях медицины, науки и техники.
Новая е-кожа от Колорадского университета в Боулдере имеет имеет датчики, встроенные для измерения давления, температуры, влажности и расхода воздуха, сказал помощник профессора Цзяньлян Сяо (Jianliang Xiao), который возглавляет исследовательские работы. Она имеет несколько отличительных свойств, в том числе новый тип ковалентно связанного динамического сетевого полимера, известного как полиимин, который был покрыт серебряными наночастицами, чтобы обеспечить лучшую механическую прочность, химическую стабильность и электропроводность.
«Что уникально здесь, так это то, что химическое соединение полиимина, которое мы используем, позволяет e-коже самовосстанавливаться и полностью перерабатываться при комнатной температуре», - сказал Сяо. «Учитывая, что миллионы тонн электронных отходов, образующихся во всем мире каждый год, рециклируемость нашей электронной кожи имеет хороший экономический и экологический смысл».
В журнале Science Advances была опубликована статья по этому вопросу. Соавторами исследования являются специалисты Zhanan Zou и Yan Li по машиностроению и Chengpu Zhu и Xingfeng Lei по химии и биохимии. Исследование финансировалось частично Национальным научным фондом.
Кадр из фильма «Терминатор-2: Судный день» (1991).
Многие люди знакомы с классическим фильмом «Терминатор», в котором кожа главного героя фильма «снова исцелена» через несколько секунд после того, как ее расстреляли, избили или переехали, сказал доцент по биохимии Вэй Чжан (Wei Zhang). В то время как новый процесс не так драматичен, исцеление разрезанной или сломанной электронной кожи, включая датчики, осуществляется с использованием смеси трех коммерчески доступных соединений в этаноле, сказал он.
Еще одним преимуществом новой е-кожи от Колорадского университета в Боулдере является то, что ее можно легко согласовать с изогнутыми поверхностями, такими как руки человека и руки робота, применяя к нему умеренное нагревание и давление без чрезмерного перенапряжения.
«Скажем, вы хотели бы, чтобы робот заботился о ребенке», - сказал Чжан. «В этом случае вы интегрируете e-кожу на пальцы робота, которые могут чувствовать давление ребенка. Идея состоит в том, чтобы попытаться имитировать биологическую кожу с помощью электронной кожи, которая имеет желаемые функции».
Чтобы переработать кожу, устройство замачивается в рециркуляционном растворе, что приводит к деградации полимеров в олигомеры (полимеры с степенью полимеризации обычно ниже 10) и мономеры (небольшие молекулы, которые могут быть объединены в полимеры), которые растворимы в этаноле. Серебряные наночастицы опускаются на дно раствора.
«Рециркулированный раствор и наночастицы затем могут быть использованы для создания новой функциональной е-кожи», - сказал Сяо.
Источник: techxplore.com