Asst Prof Tee (задний ряд, справа) и его команда создали прозрачную электронную оболочку, которая восстанавливает себя как во влажных, так и в сухих условиях.
Подобный коже материал является проводящим, прозрачным и может восстанавливаться как на воздухе, так и при погружении в воду.
Вдохновленные медузами, исследователи создали электронную кожу, которая будет прозрачной, растягивающейся, чувствительной к прикосновениям, и восстанавливает себя как во влажных, так и в сухих условиях. Новый материал имеет широкое применение, от водостойких сенсорных экранов до мягких роботов, предназначенных для имитации биологических тканей.
Команда ученых из Национального университета Сингапура (NUS) черпала вдохновение у подводных беспозвоночных, таких как медузы, для создания электронной кожи с похожей функциональностью.
Как и медуза, электронная оболочка прозрачна, растягивается, чувствительна к прикосновениям и самовосстанавливающаяся в водной среде, и может использоваться во всем — от водостойких сенсорных экранов до мягких водных роботов.
Доцент Бенджамин Ти и его команда из Департамента материаловедения и инженерии инженерного факультета NUS разработали материал вместе с сотрудниками Университета Цинхуа и Университета Калифорнии Риверсайд.
Команда из восьми исследователей потратила чуть более года на разработку материала, и о его изобретении впервые было сообщено в журнале Nature Electronics 15 февраля 2019 года.
Asst Prof Tee много лет работал над электронными оболочками и был частью команды, которая в 2012 году разработала первые в мире самовосстанавливающиеся электронные датчики кожи.
Его опыт в этой области исследований привел его к выявлению ключевых препятствий, которые самовосстанавливающиеся электронные скины еще предстоит преодолеть. «Одна из проблем со многими самовосстанавливающимися материалами сегодня заключается в том, что они не прозрачны и не работают эффективно во влажном состоянии», — сказал он. «Эти недостатки делают их менее полезными для электронных приложений, таких как сенсорные экраны, которые часто необходимо использовать при влажных погодных условиях».
Он продолжил: «Имея в виду эту идею, мы начали смотреть на медуз — они прозрачны и способны ощущать влажную среду. Поэтому мы задались вопросом, как мы могли бы сделать искусственный материал, который мог бы имитировать водостойкую природу медузы и все же также быть чувствительным к прикосновению».
Они преуспели в этом начинании, создав гель, состоящий из полимера на основе фторуглерода с обогащенной фтором ионной жидкостью. При объединении полимерная сеть взаимодействует с ионной жидкостью посредством высоко обратимых ион-дипольных взаимодействий, что позволяет ей самовосстанавливаться.
Рассуждая о преимуществах этой конфигурации, Asst Prof Tee пояснил: «Большинство проводящих полимерных гелей, таких как гидрогели, набухают при погружении в воду или высыхают со временем на воздухе. Что делает наш материал отличным, так это то, что он может сохранять свою форму как во влажном состоянии. и в сухих условиях. Хорошо работает в морской воде и даже в кислой или щелочной среде».
Электронная кожа создается путем печати нового материала в электронных схемах. Как мягкий и растягивающийся материал, его электрические свойства изменяются при прикосновении, нажатии или деформации. «Затем мы можем измерить это изменение и преобразовать его в удобочитаемые электрические сигналы, чтобы создать широкий спектр различных применений датчиков», — добавил Асст Проф Ти.
«3D-печать нашего материала также показывает потенциал в создании полностью прозрачных печатных плат, которые могут быть использованы в роботизированных приложениях. Мы надеемся, что этот материал может быть использован для разработки различных приложений в появляющихся типах мягких роботов», — добавил Аст Проф Ти, который также из Департамента электротехники и вычислительной техники NUS и Биомедицинского института глобальных исследований и технологий здравоохранения (BIGHEART) в NUS.
Мягкие роботы и мягкая электроника в целом стремятся имитировать биологические ткани, чтобы сделать их более механически совместимыми для взаимодействия человека с машиной. В дополнение к обычным приложениям для мягких роботов, водонепроницаемая технология этого нового материала позволяет создавать роботов-амфибий и водостойкую электронику.
Еще одним преимуществом этой самовосстанавливающейся электронной кожи является ее потенциал по сокращению отходов. Как объяснил профессор Ти: «Миллионы тонн электронных отходов от сломанных мобильных телефонов, планшетов и т. д. образуются ежегодно во всем мире. Мы надеемся создать будущее, в котором электронные устройства, изготовленные из интеллектуальных материалов, смогут выполнять функции самовосстановления, чтобы уменьшить количество электронных отходов в мире».
Asst Prof Tee и его команда продолжат свои исследования и надеются изучить дальнейшие возможности этого материала в будущем. Он сказал: «В настоящее время мы используем комплексные свойства материала для создания новых оптоэлектронных устройств, которые могут быть использованы во многих новых интерфейсах связи человека с машиной».
Источник: www.sciencedaily.com
В химической и нефтехимической промышленности арматура — не просто деталь. Это контроль. Здесь перекрывают поток,…
Мир, в котором мы варим реактивы и считаем молекулы, неожиданно оказался на передовой цифровой революции.…
Свинцовый порошок давно перестал быть материалом, который интересует исключительно металлургов или работников оборонной отрасли. Сегодня…
Иногда кажется, что крупные технологические проекты остаются где-то в прошлом. Но реальность упрямо показывает обратное.…
Химическая и нефтехимическая промышленность давно перестала быть только про реакторы, трубы и лаборатории. Сегодня это…
Тема сегодняшней публикации напрямую связана с нашей профессиональной сферой. Дизель-генератор — это сложный агрегат, эффективность…