新型电子皮肤 展示科幻未来可无限循环修复皮肤

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相信挺多人都看过电影《终结者》,剧里面有个镜头,大BOSS被击中后,皮肤竟然几秒钟就能痊愈如初。如今,这项“高科技”基本上已变成现实,虽然不如电影里那般玄幻,但科学家发明的这种“电子皮肤”可塑性非常好,能够自我修整且完全可回收。

新型电子皮肤 展示科幻未来可无限循环修复皮肤

皮肤作为人体最大的器官,不仅保护着我们的内部组织和器官,还提供了温度的感觉、压力、振动和触觉。受到天然皮肤创面愈合能力的启发,科罗拉多大学博尔德分校(CU Boulder)的研究人员找到了可治愈的电子皮肤。相关论文发表在《Science Advances》杂志上。

电子皮肤是一种薄的半透明材质,可以模拟人的肌肤特点和机械性能。随着科研人员在医学、科学和工程等不同领域认识到它的价值,世界各地的实验室正在开发多种不同类型和尺寸的可穿戴电子皮肤。

这项研究的负责人、CU Boulder化学副教授Jianliang Xiao和生物化学副教授Wei Zhang介绍说,他们研发新的电子皮肤具有测量压力、温度、湿度和气流的传感器。此外还有几个独家的特点,包括通过强大的共价键连接动态网络聚合物(聚酰亚胺),结合银纳米粒子,可以提供更好的机械强度、化学稳定性和导电性。

“这里的独特之处在于,我们使用的聚酰亚胺的化学键允许电子皮肤在室温下进行自我修复和完全可回收,”Xiao说,“鉴于全球每年产生数百万吨的电子垃圾,我们电子皮肤的可回收将带来良好的经济和环境意义。”

新型电子皮肤 展示科幻未来可无限循环修复皮肤

这个新型电子皮肤的另外的好处是,它可以很方便地适用于人体手臂和机器人手等弯曲表面,在不加以过度引力的情况下,施加适合的热量与压力。

“假设你想要一个机器人看护孩子,”张教授说, “在这类情况下,可以将电子皮肤合并到可以感知到宝宝压力的机器人手上。”

科研人员还实现了电子皮肤的循环利用,通过将仪器浸入回收溶液中,使聚合物降解成低聚物(聚合度通常小玉10的聚合物)和可溶于乙醇的单体(可以连接成聚合物的小分子),银纳米粒子会沉入溶液的底部。Xiao说,再循环溶液和银纳米粒子可以用来制造新的功能性电子皮肤。

这款新型电子皮肤因其可塑性、可自我修复性并且可回收,预计将在智能机器人、假体、健康检查和生物理论设备上得以广泛推广。