電子皮膚：能夠自我修復(fù)且完全可回收

相信很多人都看過電影《終結(jié)者》，里面有個(gè)場景，大BOSS被槍擊后，皮膚竟然幾秒鐘就能痊愈如初。如今，這項(xiàng)“黑科技”幾乎已變成現(xiàn)實(shí)，雖然沒有電影里那般玄幻，但科學(xué)家發(fā)明的這種“電子皮膚”可塑性好，能夠自我修復(fù)且完全可回收。

皮膚作為人體最大的器官，不僅保護(hù)著我們的內(nèi)部組織和器官，還提供了溫度的感覺、壓力、振動和觸覺。受到天然皮膚創(chuàng)面愈合能力的啟發(fā)，科羅拉多大學(xué)博爾德分校（CU Boulder）的研究人員找到了可治愈的電子皮膚。相關(guān)論文發(fā)表在《Science Advances》雜志上。

電子皮膚（e-skin），是一種薄的半透明材料，可以模擬人的皮膚功能和機(jī)械性能。隨著研究人員在醫(yī)學(xué)、科學(xué)和工程等不同領(lǐng)域認(rèn)識到它的價(jià)值，世界各地的實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)多種不同類型和尺寸的可穿戴電子皮膚。

這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人、CU Boulder化學(xué)副教授Jianliang Xiao和生物化學(xué)副教授Wei Zhang介紹說，他們研發(fā)新的電子皮膚具有測量壓力、溫度、濕度和氣流的傳感器。此外還有幾個(gè)獨(dú)特的特性，包括通過強(qiáng)大的共價(jià)鍵連接動態(tài)網(wǎng)絡(luò)聚合物（聚酰亞胺），結(jié)合銀納米粒子，可以提供更好的機(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，我們使用的聚酰亞胺的化學(xué)鍵允許電子皮膚在室溫下進(jìn)行自我修復(fù)和完全可回收，”Xiao說，“鑒于全球每年產(chǎn)生數(shù)百萬噸的電子垃圾，我們電子皮膚的可回收將帶來良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義。”

這款新型電子皮膚的另一個(gè)好處是，它可以很容易地適用于人體手臂和機(jī)器人手等彎曲表面，在不引入過度引力的情況下，施加適當(dāng)?shù)臒崃亢蛪毫Α?/p>

“假設(shè)你想要一個(gè)機(jī)器人照顧一個(gè)孩子，” Zhang說， “在這種情況下，你可以將電子皮膚整合到可以感受到寶寶壓力的機(jī)器人手指上。”

研究人員還實(shí)現(xiàn)了電子皮膚的循環(huán)使用，通過將設(shè)備浸入回收溶液中，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（可以連接成聚合物的小分子），銀納米粒子會沉入溶液的底部。Xiao說，再循環(huán)溶液和銀納米粒子可以用來制造新的功能性電子皮膚。

這款新型電子皮膚因其可塑性、可修復(fù)性以及可回收，預(yù)計(jì)將在機(jī)器人、假肢、健康監(jiān)測和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備上廣泛應(yīng)用。