具有自愈功能的防水电子皮肤

具有自愈功能的防水电子皮肤

新加坡国立大学(NUS)的一组科学家从水母等水下无脊椎动物身上获得灵感，创造出了具有类似功能的电子皮肤。就像水母一样，电子皮肤是透明的、可伸缩的、触摸灵敏的，在水生环境中具有自愈功能，可以应用于从防水触摸屏到水生软机器人的各种领域。

来自新加坡国立大学工程系材料科学与工程系的助理教授Benjamin Tee和他的团队，以及清华大学和加州大学河滨分校的合作者，共同开发了这种材料。目前许多自愈材料面临的挑战之一是它们不透明，潮湿时也不能有效工作。这些缺点使得它们对触屏等电子应用不那么有用，而触屏通常需要在潮湿的天气条件下使用。着这个想法，研究人员开始研究水母——它们是透明的，能够感知潮湿的环境。因此，我们想知道如何才能制造出一种人造材料，既能模仿水母的防水特性，又能对触摸敏感。

他们成功地研制出了一种由含氟碳聚合物和含氟离子液体组成的凝胶。当聚合物与离子液体结合时，聚合物网络通过高度可逆的离子偶极子相互作用与离子液体相互作用，使其能够自愈。在阐述这种结构的优点时，助理教授Tee解释说:“大多数导电聚合物凝胶，如水凝胶，在水中会膨胀，或在空气中随着时间的推移会变干。使我们的材料不同的是，它可以保持其形状在潮湿和干燥的环境。它在海水中很有效，甚至在酸性或碱性环境中也很有效。”

电子皮肤是通过将这种新材料打印到电子电路中而产生的。作为一种柔软的、可拉伸的材料，它的电性能在被触摸、挤压或拉伸时会发生变化。助理教授Tee补充说:“我们可以测量这种变化，并将其转换成可读的电信号，从而创建大量不同的传感器应用程序。”“我们的材料的3D打印能力也显示了制造完全透明电路板的潜力，这种电路板可以用于机器人应用。我们希望这种材料可以用于开发各种新型软机器人的应用，”同样来自新加坡国立大学电气和计算机工程系以及新加坡国立大学全球健康研究与技术生物医学研究所(BIGHEART)的助理教授Tee补充道。

软机器人和一般的软电子产品的目标是模仿生物组织，使它们更符合人机交互的机械要求。除了传统的软机器人应用，这种新型材料的防水技术使两栖机器人和防水电子产品的设计成为可能。这种自我修复的电子皮肤的另一个优点是它有减少浪费的潜力。助理教授Tee解释说:“全球每年有数百万吨的电子垃圾产生于破碎的手机、平板电脑等。我们希望创造一个由智能材料制成的电子设备能够自我修复的未来，从而减少世界上的电子垃圾数量。”

团队将继续他们的研究，并希望在未来进一步探索这种材料的可能性。目前，正在利用这种材料的综合性能来制造新型光电子设备，它可以用于许多新的人机通信接口。