Selbstheilende „elektronische Haut“, die sich in eine Leiterplatte dehnt und am menschlichen Körper befestigt wird, könnte eine umweltfreundlichere Alternative zu den aktuellen tragbaren Geräten sein, so die Wissenschaftler.
Forscher an der University of Colorado Boulder in den USA entwickeln ein dünnes, hautähnliches tragbares Gerät, von dem sie sagen, dass es vollständig recycelbar ist und sich selbst reparieren kann.
Die elektronische Haut kann sensorische Aufgaben ausführen, wie z. B. das Erfassen einer täglichen Schrittzahl oder das Messen von Körpertemperatur und Herzfrequenz, und kann so geformt werden, dass sie sich überall im Körper anpasst.
„Wenn Sie das wie eine Uhr tragen möchten, können Sie es um Ihr Handgelenk legen“, sagte Jianliang Xiao, außerordentlicher Professor an der Fakultät für Maschinenbau der University of Colorado Boulder. „Wenn Sie das wie eine Halskette tragen möchten, können Sie das leg es dir um den Hals.“
Das Team veröffentlichte seine Arbeit in der Zeitschrift Science Advances , könnte zu einer Zukunft führen, in der recycelbare Hightech-Haut es den Menschen ermöglicht, genaue Daten über ihren Körper zu sammeln und gleichzeitig Elektroschrott zu reduzieren.
Schätzungen zufolge werden die Menschen bis 2021 mehr als 55 Millionen Tonnen ausrangierte Smartphones, Laptops und andere elektronische Geräte produziert haben.
„Unsere Lösung für Elektroschrott besteht darin, mit der Herstellung des Geräts zu beginnen, nicht mit dem Endpunkt oder wenn es bereits weggeworfen wurde“, sagte Prof. Xiao. „Wir wollen ein Gerät, das leicht zu recyceln ist.“
Die Forscher verwendeten eine Siebdrucktechnik, um ein Netzwerk aus Flüssigmetalldrähten für die Schaltung zu erstellen. Dann verwendeten sie zwei dünne Filme aus einem selbstheilenden Material, bekannt als Polyimin, um den Schaltkreis abzudecken.
Die Forscher sagten, das resultierende Gerät sei „etwas dicker als ein Pflaster“, das mit Wärme auf die Haut aufgetragen werden könne. Es kann sich auch um 60 Prozent in jede Richtung dehnen, ohne die Elektronik im Inneren zu stören, sagte das Team.
„Intelligente Uhren sind funktional nett, aber sie sind immer ein großes Stück Metall an einem Armband“, sagte Prof. Wei Zhang von der Chemieabteilung der University of Colorado Boulder. „Wenn wir ein wirklich tragbares Gerät wollen, ist es idealerweise dünn Folie, die bequem auf Ihren Körper passt.“
Das Team sagte, dass ihre elektronische Haut die Fähigkeit hat, sich in 13 Minuten selbst zu heilen, wenn sie beschädigt wird, beginnen sich die Bindungen, die das Polyiminmaterial zusammenhalten, neu zu bilden.
„Diese Bindungen helfen dabei, ein Netzwerk über den Schnitt hinweg zu bilden. Sie beginnen dann zusammen zu wachsen. Es ähnelt der Hautheilung, aber wir sprechen hier von kovalenten chemischen Bindungen“, sagte Prof. Zhang.
Die elektronische Haut ist jedoch noch weit davon entfernt, mit tragbaren Geräten auf dem Markt konkurrieren zu können, da eine der Hauptbeschränkungen darin besteht, dass sie immer noch eine externe Stromquelle benötigt, um zu funktionieren.
„All diese komplexen Funktionen haben wir noch nicht realisiert. Aber wir marschieren auf diese Gerätefunktion zu“, sagte Dr. Xiao.