¿Te preocupa que se te caiga el teléfono todo el tiempo? ¡No te preocupes si crece en tu cuerpo como si fuera piel! La futura era de la piel electrónica
El próximo cambio que ven los científicos: la piel electrónica
Con la evolución de la tecnología, los productos electrónicos se están volviendo cada vez más relevantes para nuestras vidas, y originalmente Las computadoras, generalmente productos propiedad exclusiva de instituciones estatales, se han convertido ahora en artículos esenciales en el hogar.
En los últimos años, debido a la popularidad de los teléfonos inteligentes, los dispositivos electrónicos ya no se limitan a las habitaciones. Los dispositivos electrónicos casi se han convertido en parte de nuestro cuerpo y nos siguen a todas partes.
Como suelen anunciar los teléfonos inteligentes, ser más ligeros, más delgados y más portátiles se ha convertido en el objetivo de todos los fabricantes, pero los científicos ya han visto el futuro más lejano: la piel electrónica.
Una buena piel electrónica debe cumplir estas condiciones
La piel electrónica, como su nombre indica, consiste en imitar el patrón de la piel humana que en el desarrollo actual, como se muestra a continuación, tiene. varias direcciones de investigación importantes y funciones importantes. ? Diagrama estructural de funciones electrónicas de la piel: sensor, circuito integrado, display y fuente de alimentación. Las características novedosas de los materiales electrónicos necesarios para una segunda piel incluyen capacidad de estiramiento, capacidad de autocuración, biocompatibilidad y biodegradabilidad. 1
La primera es la capacidad de estiramiento (Estiramiento). Debido a que la piel electrónica eventualmente se adherirá a la piel, la piel electrónica debe poder extenderse y acortarse a medida que nuestros músculos se estiran y contraen.
A diferencia del silicio y los metales actualmente comunes, los científicos han comenzado a utilizar algunos semiconductores poliméricos para reemplazar los materiales existentes, lo que permite que el dispositivo tenga propiedades estirables y estirables, y varios componentes electrónicos integrados en él no lo harán. romperse fácilmente al tirar.
Otra dirección de investigación es la función de autocuración (Self-Healing). Hay dos mecanismos principales de autocuración en la naturaleza 1. Uno es utilizar plasma y catalizadores para reparar el daño tisular cuando se produce. Se encuentran sustancias químicas que se envían al área dañada y luego se sintetizan allí para compensar la brecha dañada. Sin embargo, su desventaja es que tiene un límite en la cantidad de veces que se agota el plasma o el catalizador. ya no se podrá reparar.
Por ello, los científicos han desarrollado otro tipo de material autocurativo que utilizan algunas características de las moléculas del material, como enlaces de hidrógeno, fuerzas intermoleculares, etc., para reconectar las moléculas rotas y lograr la autocuración. -reparación. La función de reparación, debido a sus características simples y repetibles, es utilizada por los científicos como principal dirección de desarrollo.
El siguiente es el de Biocompatibilidad. Debido a que puede introducirse en el cuerpo humano en el futuro, es necesario evitar los efectos de los sistemas de defensa naturales, como las respuestas inmunitarias. Si se adhiere a nuestra piel existente, debe ser transpirable; de lo contrario, nadie podrá usarlo todo. todo el día. ¿Cómo reducir los residuos electrónicos y ser respetuosos con el medio ambiente? También es una cuestión importante en el proceso de desarrollo de la piel electrónica. Wikipedia
La biodegradabilidad es también un tema de investigación muy importante. Si la piel electrónica es biodegradable, no sólo será más respetuosa con el medio ambiente, sino que también permitirá la cirugía sin escisión en medicina y biología. Descubrió que algunos materiales se pueden disolver sumergiéndolos en agua1, lo que será de gran ayuda para la eliminación de la piel electrónica en el futuro.
Por último, la conductividad también es muy importante Cuando los componentes internos de la piel electrónica son conductores, podemos instalar dispositivos electrónicos con diversas funciones, como pantallas o circuitos. Es muy difícil tener una piel electrónica que pueda "doblarse" y estirarse
Después de leer estas cinco principales direcciones de investigación, ¿sabe en qué fallan la mayoría de los científicos en el largo camino hacia el desarrollo de una piel electrónica?
Muchos científicos han realizado experimentos similares en el pasado, pero la "ductilidad" es un umbral técnico difícil de superar. Por ejemplo, la piel electrónica fabricada por Sheng Wang y su equipo utilizando PDMS causará problemas después del estiramiento y es difícil tener una buena ductilidad.
¿Por qué es tan difícil hacer piel electrónica estirable? No es difícil hacer piel artificial general que sea maleable, pero cuando se reemplaza con piel electrónica, ¡la piel electrónica tiene "electrodos" conductores en su interior!
Cuando la piel electrónica se estira y estira, los electrodos también se tirarán, lo que hará que el valor de resistencia aumente, lo que hará que el circuito no pueda funcionar normalmente. Por lo tanto, cómo hacer que los electrodos tiren y restablezcan la resistencia. ? El valor es la mayor dificultad en la fabricación de piel electrónica. ¡Donde hay dificultad, hay un gran avance! Un nuevo tipo de polímero que puede estirarse libremente
Con el avance de la tecnología, los científicos han superado muchas dificultades y finalmente han hecho aparecer la maleable piel electrónica. 2
Esta vez, Donghee Son y su equipo utilizaron nanotubos de carbono como electrodos en la piel electrónica y el polímero PDMS-MPU-IU como matriz.
Dado que PDMS-MPU-IU tiene buena capacidad de autocuración y ductilidad, cuando este polímero se combina con nanotubos de carbono, los nanotubos de carbono se pueden restaurar a medida que la matriz se recupera y el valor de resistencia vuelve a su nivel. Tamaño original, y sobre la base de la conductividad, se agrega una piel electrónica con ductilidad y función de autocuración. Nanotubos de carbono como electrodos. Wikipedia
Además, este material también tiene dos ventajas: primero, cuando usamos nanotubos de carbono como electrodos, este material se puede usar como electrodos para pantallas o sensores, segundo, porque PDMS-MPU-IU puede ser; combinados a través de enlaces de hidrógeno, por lo que podemos combinar más fácilmente múltiples componentes electrónicos en un sistema multifuncional.
Aunque se espera que PDMS-MPU-IU se convierta en un material para piel electrónica, todavía es difícil repararlo en poco tiempo después de haber sido sometido a una fuerza externa que excede un cierto tamaño, por lo que todavía es algo alejado de la aplicación práctica.
Además, este polímero no es biodegradable. En esta era de protección y reutilización del medio ambiente, nos resulta difícil ignorar esta grave deficiencia. ¿Cómo reducir los residuos electrónicos provocados por esta piel electrónica? Esta es una cuestión que debe considerarse. ¡En el futuro, no necesitarás un teléfono móvil cuando salgas!
En el siglo XX, los seres humanos dependen más que nunca de la tecnología, pero todavía a menudo nos olvidamos de llevar o dejar caer nuestros teléfonos con torpeza. ¿Qué pasaría si pudiéramos incrustar en nuestra piel dispositivos electrónicos con capacidad para teléfonos? puede reducir este problema.
PDMS-MPU-IU es un material candidato para la consideración de piel electrónica debido a su alta elasticidad, alta robustez y función de autorreparación automática a temperatura ambiente. Aunque esta tecnología aún está lejos del nivel industrial, ya que el tiempo de reparación es demasiado largo y el circuito instalado en ella no es demasiado complicado, no hay duda de que en un futuro próximo, la piel electrónica se convertirá en la vanguardia de los dispositivos electrónicos portátiles. .