Инженеры создали гибкую электронную кожу, которая не только восстанавливается при повреждениях, но и полностью растворима в специальной жидкости. При этом из полученного раствора можно сделать новую электронную кожу, рассказывается в статье в Science Advances. По мнению ученых, переработка устройства не только экологична, но и выгодна с экономической точки зрения.

Электронная кожа представляет собой тонкий материал, который может имитировать функции и механические свойства кожи человека. С одной стороны, он может быть использован для отслеживания физиологических показателей организма, а с другой — для расширения возможностей нашего тела. Сегодня многие лаборатории занимаются созданием накожной электроники (о самых впечатляющих разработках вы можете почитать здесь), однако она, как правило, не подлежит полной переработке. В будущем это может привести к увеличению отходов и негативно сказаться на экологии.

Инженеры из Университета Колорадо под руководством Чжанань Цзо (Zhanan Zou) разработали электронную кожу, которую можно как «лечить», так и полностью утилизировать. В основе изобретения лежит материал под названием полиимин (polyimine), изготовленный из смеси терефтальальдегида, диэтилентриамина и трис(2-аминоэтил)амина с этанолом. Он использовался при создании подложки и датчиков, измеряющих давление, температуру, влажность и расход воздуха. Кроме того, в сенсорах также присутствуют вкрапления из наночастиц серебра, которые обеспечивают электропроводность и дополнительную механическую прочность.

JIANLIANG XIAO / UNIVERSITY OF COLORADO BOULDER

Схематичное изображение устройства, а также процесса восстановления и переработки. Zhanan Zou et al / Science Advances, 2018

При небольшом разрыве датчика на место повреждения нужно нанести полиимин, а затем немного подождать. При комнатной температуре «лечение» займет полчаса, а при нагреве до 80 градусов Цельсия (при давлении 8,5 килопаскалей) —  всего 10 минут. После этого химические связи между двумя сторонами восстановятся, и сенсор продолжит работу в обычном режиме. Если «рана» оказалась слишком серьезной, и электронная кожа не подлежит восстановлению, ее можно растворить в специальном растворе. В результате частицы серебра осядут на дно, а полимеры превратятся в олигомеры и мономеры, из которых можно будет изготовить новое устройство.

Электронная кожа достаточно гибкая и ее можно легко носить на руке. Тем не менее, в отличие от настоящей кожи она менее эластичная. Кроме того, сейчас Цзо и его коллеги работают над тем, чтобы в будущем сделать устройство более масштабируемым — тогда его будет легче использовать в робототехнике и медицине.

«Скажем, вы бы хотели, чтобы робот мог заботиться о вашем ребенке. В этом случае вы встраиваете электронную кожу в пальцы робота, которые будут ощущать давление тела малыша. Идея состоит в том, чтобы попытаться имитировать биологическую кожу с помощью электронной кожи, которая имеет аналогичные функции», — комментирует Цзо.

В последнее время концепция носимой электроники приобретает все большую популярность. Сегодня ученые уже преуспели в создании эластичных интерфейсов, аккумуляторов и даже дисплеев. Кроме того, исследователи научились печатать носимые устройства на 3D-принтерах, что заметно упрощает процесс их создания.

Автор: Кристина Уласович