Розроблена нова «електронна шкіра» з функцією самовідновлення

Дослідники Колорадського університету в Боулдері розробили новий тип гнучкої, самовідновлювальної «електронної шкіри», яка повністю утилізується. Вона може застосовуватися в різних сферах – від робототехніки та протезування до кращих біомедичних пристроїв.

Електронна шкіра, відома як e-skin, являє собою тонкий, напівпрозорий матеріал, який може імітувати функції і механічні властивості шкіри людини. У лабораторіях по усьому світу на цей час розробляється ряд різних за типом і розмірами, а також принципам роботи, “електронних шкір”, оскільки їх цінність у різних областях медицини, науки і техніки дуже висока. Але оптимального варіанту, який задовольняв би усі пред’явлені вимоги, ще не було створено.

Нова “електронна шкіра” має датчики для вимірювання тиску, температури, вологості й повітряного потоку, сказав Джінлінг Сяо (Jianliang Xiao), доцент кафедри машинобудування Колорадського університету в Боулдері, який очолює дослідні роботи. Ця технологія має кілька відмінних властивостей, у тому числі новий тип ковалентно зв’язаного динамічного мережевого полімеру, відомого як поліімін, який покритий срібними наночастинками, що забезпечує кращу механічну міцність, хімічну стабільність і електропровідність.

«Унікальне в цьому те, що хімічна сполука полііміна, яку ми використовуємо, дозволяє e-skin самовідновлюватися та повністю перероблятися при кімнатній температурі», – сказав Сяо.

 «Враховуючи, що мільйони тонн електронних відходів, що утворюються в усьому світі щороку, накопичуються й погано піддаються переробці, здатність повторного використання нашої електронної шкіри має хороший економічний та екологічний сенс».

Багато людей знайомі з фільмом «Термінатор», в якому шкіра головного лиходія фільму «відновлювалася» через кілька секунд після того, як були отримані пошкодження, сказав Вей Чжан, доцент кафедри хімії і біохімії Колорадського університету в Боулдері. Новий процес не такий драматичний, відновлення розрізаної або іншим способом пошкодженої електронної шкіри, включаючи датчики, здійснюється з використанням суміші трьох комерційно доступних сполук в етанолі, сказав він.

Ще однією перевагою нової електронної шкіри є те, що її можна легко використовувати на вигнутих поверхнях, таких як рука людини або рука робота. При невеликому нагріванні матеріал стає досить пластичний, зі збереженням усіх своїх функцій.

«Скажімо, ви хотіли, щоб робот дбав про дитину, – сказав Чжан, – в цьому випадку ви інтегруєте “електронну шкіру” у пальці робота, які можуть відчувати і контролювати тиск, який чиниться на дитину. Ідея полягає в тому, щоб спробувати імітувати біологічну шкіру за допомогою електронної шкіри, яка має бажані функції».

Щоб переробити “електронну шкіру”, досить занурити пристрій у рециркуляційний розчин, що призводить до деградації полімерів на олігомери (полімери зі ступенем полімеризації зазвичай нижче 10) і мономери (невеликі молекули, які можуть бути об’єднані в полімери), які розчиняються в етанолі. Срібні наночастинки опускаються на дно розчину.

«Рециркуляційний розчин і наночастинки потім можуть бути використані для створення нової функціональної електронної шкіри», – сказав Сяо.