|
||||
|
||||
 |
可穿戴設備越來越多地滲透到我們的生活當中，這些智能設備離不開電路的支撐�？墒侨绻@些貼身的設備當中，藏著一根根僵硬的電路，使用起來的舒適度就會大打折扣。
化學工程師鮑哲南教授正在試圖改變這種狀況。對于這種狀況，選擇柔性電極是一個很自然而然的思路。
十多年來，她的實驗室一直想致力于讓電子產品變得更加柔軟靈活，就像人體的第二層皮膚。他們想讓脆性塑料變得導電性更好、更有彈性。
近日，鮑哲南教授在《科學進展》雜志上發表了他們最新的成果。論文描述了一種脆性塑料，可以通過化學方法讓它向橡皮筋一樣彎曲，并且略微提高了它的導電性。結果就是一個柔軟而靈活的電極，與我們柔軟、脆弱的神經非常契合，也就是說，這樣的電路在我們的體表，我們皮膚的神經不會感到很不舒服。
鮑哲南教授對這項成果感到非常激動：這種靈活的電極開辟許多新的可能性，比如說大腦接口（ brain interfa其他植入式電子（implantable electronics）方面。
據新華社報道，鮑哲南在接受采訪時說，現有的包括電極和材料在內的電子器件都是硬的，在測量中樞神經電流、心臟電流時，植入大腦或心臟的電極可能損壞神經或心臟組織。因此，跟神經接觸的電極需要像皮膚一樣柔軟，這是柔性電子應用需要解決的重要問題。
這種材料可以像橡皮筋一樣彎曲
目前，這種材料還是一種實驗室原型。但是該團隊希望長期關注這方面的進展，來創建對人體友好的更靈活的材料。
他們的實驗過程自然也充滿了波折。
為了創建這個靈活的電極，研究人員最初選中了一種塑料，它有兩個基本特性：高導電性和生物相容性，這意味著它可以安全地與人體接觸。但這種塑料有一個致命的缺點，就是非常脆弱，拉伸5%就可以將其破壞。
為了保持導電率的同時增加靈活性，鮑哲南的團隊曾與SLAC國家加速器實驗室（SLAC National Accelerator Laboratory）合作，用一種特殊類型的X射線，在分子層面研究這種材料。補充一些化學的基本知識，所有的塑料都是高分子聚合物，也就說分子鏈會像珠子一樣串在一起。
在這個實驗當中，這種塑料是由兩種不同的聚合物緊緊纏繞在一起組成。其中一個是導電體，另一個是實驗當中必不可少的一種塑料。這兩種聚合物結合在一起，創造了一種新的塑料，從外形上看是脆性、球狀結構的鏈條。然而結果并不理想，這種材料導電，但是并不靈活。
此后，研究人員推測，如果他們可以找到合適的分子添加劑，分離這兩個緊緊纏繞的化合物，他們就可以防止它們結晶，并且讓這種塑料有更大的延展性。但是他們必須小心謹慎，因為添加材料后，導體的導電性通常會削弱其傳輸信號的能力。
在測試了20多種材料之后，他們終于找到了理想的材料。這是一種分子，類似于工業廚房當中的那種調制濃湯的添加劑。這種添加劑可以讓脆弱而厚實的分子結構，變成有孔的魚網鏈，可以拉伸、變形。
測試這種新材料時，他們很興奮地發現，這種材料可以拉伸到原來長度的兩倍。塑料即使拉伸到自然長度下的800%，導電性仍然非常良好。
“我們認為，如果我們在其中增加絕緣材料，最終的導電率將非�？蓱z，特別是當我們添加了這么多之后�！滨U哲南說。不過由于他們對調整分子組裝的精確理解，最終做到了兩全其美：既保證了盡可能高的導電率，同時又有彈性、韌性俱佳的材料。
鮑哲南團隊在測試這種材料的彈性，用這種材料往機器人測試儀器的球面上逐漸下壓，從圖中可以這種材料彈性很高，而且幾乎是透明的。
實驗室的一名博士后研究員王月（音譯，Yue Wang）說，這種材料就像皮膚一樣柔軟。
此外，值得一提的是，這種材料特別輕，透光率也達到了96%。
據新華社報道，鮑哲南表示，下一步將會驗證這種材料是否可以植入生物體，以及會不會對生物體造成損害。
相比于一些過于天馬行空的實驗室的設想，這項發明有著更明朗的應用場景。希望這項技術早日成熟落地，實現商業化。讓我們的可穿戴設備早點擺脫僵硬電路的束縛。
