Однако одна проблема с нынешними гибкими датчиками заключается в том, что их можно легко поцарапать или повредить иным образом, что потенциально может нарушить их функциональность. Исследователи из отдела химической инженерии Техниона — Израильского технологического института в Хайфе (Израиль), вдохновленные целебными свойствами человеческой кожи, разработали материалы, которые можно интегрировать в гибкие устройства, чтобы «залечить» случайные царапины или царапины. повреждающие порезы, которые могут нарушить работу устройства.
Развитие с использованием нового вида синтетического полимера (полимер — это большая молекула, состоящая из множества повторяющихся более мелких молекул) обладает самовосстанавливающимися свойствами, имитирующими человеческую кожу, а это означает, что «раны» электронной кожи могут быстро «зажить» сами себя. на удивление короткое время — меньше суток.В текущем выпуске Advanced Materials опубликован документ с описанием характеристик и применения уникального самовосстанавливающегося датчика.
«Уязвимость гибких датчиков, используемых в реальных приложениях, требует развития свойств самовосстановления, подобных тому, как заживает человеческая кожа», — сказал со-разработчик самовосстанавливающихся датчиков профессор Хоссам Хейк. «Соответственно, мы разработали законченное самовосстанавливающееся устройство в виде гибкого и растягиваемого химиорезистора, в котором каждая часть — независимо от того, где устройство порезано или поцарапано — является самовосстанавливающимся».Новый датчик состоит из самовосстанавливающейся подложки, электродов с высокой проводимостью и молекулярно модифицированных наночастиц золота. «Частицы золота на поверхности подложки и между самовосстанавливающимися электродами способны« залечивать »трещины, которые могут полностью отключать электрические соединения», — сказал профессор Хейк.
После заживления полимерная подложка самовосстанавливающегося сенсора демонстрирует чувствительность к летучим органическим соединениям (ЛОС) с возможностью обнаружения до десятков частей на миллиард. Он также демонстрирует превосходную заживаемость при экстремальных температурах от -20 ° C до 40 ° C. Это свойство, по словам исследователей, может расширить область применения датчика самовосстановления в регионах мира с экстремальным климатом. Самовосстанавливающийся датчик устойчив к окружающей среде, от низких температур до экваториальной жары.По словам исследователей, заживляющий полимер действует быстрее всего при температуре от 0 до 10 градусов Цельсия, когда влага конденсируется и затем поглощается субстратом.
Конденсация заставляет субстрат набухать, позволяя полимерным цепям начать течь свободно и, по сути, начать «заживление». После заживления небиологический химирезистор все еще имеет высокую чувствительность к прикосновению, давлению и деформации, что исследователи проверили в сложных тестах на растяжение и изгиб.Еще одна уникальная особенность заключается в том, что сопротивление электрода увеличивается после заживления и может выдержать 20 или более циклов разрезания / заживления, чем до заживления. По сути, исцеление делает датчик самовосстановления еще сильнее.
В своей статье исследователи отметили, что «эффективность заживления этого химиорезистора настолько высока, что датчик пережил несколько порезов в случайных местах».В настоящее время исследователи экспериментируют с самовосстанавливающимися композитами на углеродной основе и самовосстанавливающимися транзисторами.
«Датчик самовосстановления вызывает ожидания того, что гибкие устройства когда-нибудь могут быть самоуправляемыми, что повысит их надежность», — пояснил со-разработчик доктор Тан-Фат Хюинх, также из Техниона, чья работа сосредоточена на развитии самовосстановления. электронный скин. «Когда-нибудь самовосстанавливающийся датчик может служить платформой для биосенсоров, которые контролируют здоровье человека с помощью электронной кожи».