Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере разрабатывают носимое электронное устройство, которое "действительно пригодно для носки" — эластичную и полностью перерабатываемую печатную плату, вдохновленную человеческой кожей и приклеивающуюся к ней.
Команда, возглавляемая Цзянлян Сяо и Вэй Чжан, описывает свою новую «электронную оболочку» в статье, опубликованной в журнале Science Advances. Устройство лечит само, как настоящая кожа. Он также надежно выполняет ряд сенсорных задач, от измерения температуры тела пользователей до отслеживания их ежедневного количества шагов.
Кроме того, его можно переконфигурировать, что означает, что устройству можно придать форму, подходящую для любой части тела.
Ученые надеются, что их творение поможет переосмыслить, на что способны носимые устройства. Группа заявила, что однажды такая высокотехнологичная кожа сможет позволить людям собирать точные данные о своем теле — и все это при одновременном сокращении растущего в мире количества электронных отходов.
Протянуть, растянуть, вытянуть
Эти тонкие и удобные пленки давно стали предметом научной фантастики. Снимите кожу с лица Арнольда Шварценеггера во франшизе фильма "Терминатор". Однако цели его команды — и робот, и человек. Исследователи ранее описывали свой дизайн электронной оболочки в 2018 году. Но их последняя версия технологии вносит множество улучшений в концепцию — для начала, она намного более эластична, не говоря уже о функциональности.
Чтобы произвести свой надувной продукт, Сяо и его коллеги используют трафаретную печать, чтобы создать сеть из проволок из жидкого металла. Затем они помещают эти схемы между двумя тонкими пленками, сделанными из очень гибкого и самовосстанавливающегося материала, называемого полиимином.
Полученное устройство немного толще пластыря, и его можно прикладывать к коже с помощью тепла. Команда также сообщает, что он может растягиваться на 60% в любом направлении, не нарушая работу электроники внутри.
Электронная оболочка команды может делать много того же, что и популярные носимые фитнес-устройства, такие как Fitbits: надежно измерять временные параметры тела, частоту сердечных сокращений, модели движений и многое другое.
Меньше отходов
Если вы разрежете кусок электронной кожи, сказал Чжан, все, что вам нужно сделать, это сжать сломанные участки вместе. Через несколько минут связи, удерживающие полииминовый материал, начнут преобразовываться. В течение 13 минут урон будет практически незаметен.
Сяо добавил, что этот проект также представляет новый подход к производству электроники, который может быть намного лучше для планеты. По оценкам, к 2021 году люди произведут более 55 миллионов тонн выброшенных смартфонов, ноутбуков и другой электроники.
Однако эластичные устройства его команды разработаны таким образом, чтобы не попадать на свалки. Если вы окунете один из этих пластырей в рециркулирующий раствор, полиимин будет деполимеризоваться или разделиться на составляющие его молекулы, а электронные компоненты опустятся на дно. После этого можно будет повторно использовать как электронику, так и эластичный материал.
На данный момент эти устройства все еще необходимо подключить к внешнему источнику питания для работы. Но, по словам Сяо, исследование его группы намекает, что кожа киборга вскоре может стать модной причудой будущего.
