随着电子产品充斥人们的生活,废弃电子设备的数量日益增加,可能成为污染环境的电子垃圾。美国斯坦福大学中国教授鲍振安带领的团队在5月1日的《国家科学院院刊》上报道,他们发明了一种柔性有机电子器件,这种器件可以被醋等弱酸性物质无毒降解。在未来,这种可降解的电子设备不仅可以减少有害的电子废物,还可以应用于柔性可穿戴医疗设备和环境监测。
近年来,鲍振安的团队在研究模仿人类皮肤功能的柔性电子方面取得了重要进展,开发了可以像皮肤一样伸展和自我愈合的电子设备。她说,如何让电子设备像皮肤一样可降解,从而减少电子垃圾,是团队希望解决的课题。
此前,鲍振安的团队成功开发了一种具有优异导电性和拉伸性的聚合物材料,可用作柔性电极。然而,导电聚合物由于其强大的分子间作用力而不能降解。在最新的研究中,研究人员使用特殊的化学方法将聚合物原子之间的连接改变为可逆连接。
该研究报告的第一作者、斯坦福大学博士后迅雷表示,将这种原子连接方式引入柔性导电聚合物的设计中,可以使高分子材料在醋酸、土壤等弱酸性环境中分解,不会造成环境污染。这是第一种可降解的高分子半导体材料。
此外,研究人员开发了一种用铁制造柔性电极的特殊工艺。电极的材料通常是金。雷霆说黄金不能被人体吸收,而铁可以,对人体无害。此外,研究人员还使用天然纤维素造纸来制造支撑和保护电子设备中电子元件的基底。他们用化学方法处理天然纤维素,使基底透明、柔软、平整。
研究人员表示,用可降解的聚合物半导体材料、电子电路和基底构建的电子器件在丢弃时可以降解成无毒的成分。柔软透明的基底是指用于监测血压、血糖、汗液等的电子设备。可以适当地穿在人体皮肤上。可降解柔性医用电子设备也适合植入人体而不取出。在偏远地区进行大规模环境监测时,可以投入使用不需要回收、对环境无害的可降解电子传感器。
编辑:关昊