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美发明可降解电子器件
2018-02-25 作者: 马丹 来源: 经济参考报

??? 随着电子产品日益充斥人们的生活,废弃不用的电子设备也与日俱增,成为可能污染环境的电子垃圾。美国斯坦福大学华人教授鲍哲南领导的团队5月1日在美国《国家科学院学报》月刊上报告说,他们发明了一种柔性有机电子器件,用醋这样的弱酸性物质就可以无毒降解。这种可降解电子器件未来不仅可以减少有害的电子垃圾,还可应用于柔性可穿戴医疗设备、环境监测等方面。

  近年来,鲍哲南团队在研究模仿人体皮肤功能的柔性电子方面屡屡取得重要进展,开发出像皮肤那样可拉伸、能自愈的电子器件。她说,如何让电子器件如同皮肤一样具备可降解特性,从而减少电子垃圾,是团队希望解决的一个课题。

  此前,鲍哲南团队成功开发出一种导电性和拉伸性俱佳的高分子材料,可用作柔性电极。但是可导电聚合物并不能降解,因为其分子间作用力很强。在最新的研究中,研究人员使用特殊的化学方法,把聚合物原子间的连接方式改变成可逆的连接方式。

  研究报告第一作者、斯坦福大学博士后学者雷霆说,将这种原子连接模式引入柔性可导电聚合物的设计中,可以使聚合物材料在醋酸、土壤等温和的酸性环境中被分解,不会对环境造成污染。这是首例可降解聚合物半导体材料。

  除此之外,研究人员还开发了把铁做成柔性电极的特殊工艺。电极的材料通常是金。雷霆说,金不能被人体吸收,而铁可以,并且对人体无害。另外,研究人员还利用造纸用的天然纤维素,制作电子器件中用以支撑和保护电子元件的衬底。他们通过化学方法对天然纤维素进行加工,使得制成的衬底具有透明、柔软、平整的特性。

  研究人员说,用可降解的聚合物半导体材料、电子电路和衬底构筑的电子器件在废弃时,可以整体降解成无毒成分。而柔软透明的衬底意味着用于监测血压、血糖、汗液等的电子设备可以妥帖地戴在人体皮肤上。可降解柔性医疗电子设备还适合植入人体中,不必取出来。在对偏远地区进行大面积环境监测时,可以空投不必回收、对环境无害的可降解电子传感器。

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