具有自愈功能的防水電子皮膚

新加坡國立大學(NUS)的一組科學家從水母等水下無脊椎動物身上獲得靈感，創造出了具有類似功能的電子皮膚。就像水母一樣，電子皮膚是透明的、可伸縮的、觸摸靈敏的，在水生環境中具有自愈功能，可以應用於從防水觸摸屏到水生軟機器人的各種領域。

來自新加坡國立大學工程系材料科學與工程系的助理教授Benjamin Tee和他的團隊，以及清華大學和加州大學河濱分校的合作者，共同開發了這種材料。目前許多自愈材料面臨的挑戰之一是它們不透明，潮濕時也不能有效工作。這些缺點使得它們對觸屏等電子應用不那麼有用，而觸屏通常需要在潮濕的天氣條件下使用。著這個想法，研究人員開始研究水母——它們是透明的，能夠感知潮濕的環境。因此，我們想知道如何才能製造出一種人造材料，既能模仿水母的防水特性，又能對觸摸敏感。

他們成功地研製出了一種由含氟碳聚合物和含氟離子液體組成的凝膠。當聚合物與離子液體結合時，聚合物網路通過高度可逆的離子偶極子相互作用與離子液體相互作用，使其能夠自愈。在闡述這種結構的優點時，助理教授Tee解釋說:「大多數導電聚合物凝膠，如水凝膠，在水中會膨脹，或在空氣中隨著時間的推移會變干。使我們的材料不同的是，它可以保持其形狀在潮濕和乾燥的環境。它在海水中很有效，甚至在酸性或鹼性環境中也很有效。」

電子皮膚是通過將這種新材料列印到電子電路中而產生的。作為一種柔軟的、可拉伸的材料，它的電性能在被觸摸、擠壓或拉伸時會發生變化。助理教授Tee補充說:「我們可以測量這種變化，並將其轉換成可讀的電信號，從而創建大量不同的感測器應用程序。」「我們的材料的3D列印能力也顯示了製造完全透明電路板的潛力，這種電路板可以用於機器人應用。我們希望這種材料可以用於開發各種新型軟機器人的應用，」同樣來自新加坡國立大學電氣和計算機工程系以及新加坡國立大學全球健康研究與技術生物醫學研究所(BIGHEART)的助理教授Tee補充道。

軟機器人和一般的軟電子產品的目標是模仿生物組織，使它們更符合人機交互的機械要求。除了傳統的軟機器人應用，這種新型材料的防水技術使兩棲機器人和防水電子產品的設計成為可能。這種自我修復的電子皮膚的另一個優點是它有減少浪費的潛力。助理教授Tee解釋說:「全球每年有數百萬噸的電子垃圾產生於破碎的手機、平板電腦等。我們希望創造一個由智能材料製成的電子設備能夠自我修復的未來，從而減少世界上的電子垃圾數量。」

團隊將繼續他們的研究，並希望在未來進一步探索這種材料的可能性。目前，正在利用這種材料的綜合性能來製造新型光電子設備，它可以用於許多新的人機通信介面。

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