很快你的苹果手机或安卓移动设备将不再采用玻璃屏幕,取而代之的是柔软的聚合材料,使触屏创新技术的更新换代成为可能,如研发柔韧性更高的可折叠手机或平板以及可自动修复屏幕刮痕的“电子皮肤”。

海法以色列理工学院的研究人员表示,同样的技术还可用于人造皮肤等领域,把他们研发的聚合材料嵌入烧伤病人的皮肤,生成一层可痊愈的人造皮肤,就像真正的皮肤一样能够自我修复。

这项如科幻般但却真实存在的技术由胡萨姆•海克教授(Hossam Haick)的实验室研发,和海克教授合作完成该项目的还有以色列理工学院研究员坦法特•胡恩博士(Dr. Tan-Phat Huynh)。

“现实生活中采用的柔性传感器容易损坏,因此需赋予其像人体皮肤一样的自我修复功能。”海克说,“我们已经研发出可自我修复的完整设备,是一种可以折叠和拉伸的化学阻抗传感器,无论设备哪个部位出现切口或刮痕都能自我修复。”

柔性传感器是电子领域的下一大事件。玻璃触摸屏内部的底板传感器只能测出输入信号(即触摸的像素点),而聚合屏幕嵌入式“前置”柔性传感器的灵敏度远高于玻璃触摸屏,还能测出压力。

例如,通过柔性传感器,密码将成为历史,因为传感器将能精确测出用户的触摸模式和组成,确保设备只对他们的手指或大拇指做出反应。柔韧性还有多个用途,苹果等公司已自主研发出专利系统,可生产几乎全部使用柔性材料制造的便携式设备,主要包括可折叠的iPhone或iPad。

这项柔性传感器技术已出现数年,并且已用于家用电子产品、机器人、医疗保健和太空技术领域。那我们为什么还没生产可以折叠的iPhone?原因之一在于该技术还未发展成熟。由于传感器灵敏度有待提高,且位于设备表面而非玻璃后部,因此极易受到刮擦或其他损坏,可能导致传感器功能的破坏。

海克表示,有了以色列理工学院研发的新技术,上述问题便可迎刃而解。研究人员受到人体皮肤自我修复功能的启发,研发出可嵌入柔性设备“修复”刮痕或切口的材料,而这些刮痕和切口可能会影响设备功能。

该技术采用新型合成聚合物材料(由许多小分子物质聚合而成的高分子材料),有着和人体皮肤相似的自我修复功能,因此类似人体皮肤的“伤口”和刮痕可在极短的时间内迅速愈合,海克表示,只需不到一天的时间。

研究结果已刊于最新一期的专业期刊《先进材料》。研究表示,以色列理工学院团队已研发出“可自我修复的非生物柔性平台,可利用压力、张力、气味分析和温度中的一种或组合因素形成不同灵敏度。为便于展示,本研究制作了可自我修复的完整设备,即可折叠和拉伸的化学阻抗传感器,其中每个部位都可进行自我修复。”

该技术基本是对现有传感器的改造,可自我修复的新型传感器由含高导电性电极的底板和经分子修饰的金纳米粒子组成。

“底板上方以及可自我修复的电极之间的金粒子能够‘修复’可能导致电力连接完全断开的裂痕。”该实验室表示。聚合使底板膨胀,聚合物链由此得以开始自由流动,起到“修复”的作用。研究人员在进行严苛的拉伸和折叠试验后发现,裂痕愈合后,非生物化学阻抗传感器仍对触摸、压力和张力具有高灵敏度。

该材料甚至还能在﹣20℃到﹣40℃的极端温度下完成自我修复。研究人员表示,这个属性可允许此类传感器的应用延伸到世界各个极端气候地区。

由于化学物质的相互作用,修复后的部位甚至变得更加“强韧”,不易出现刮痕。也就是说,修复让可自我修复的传感器变得更加强韧了。研究人员在论文中指出,“该化学阻抗传感器的修复效率非常高,甚至在经过数次随意切割后还能安然无恙。”

另一研发人员坦法特•胡恩博士表示,如果这项技术可用于iPhone,那么也可用于人类。“有了可自我修复的传感器,柔性设备或许有一天能够实现自我管理,提高设备可靠性。而可自我修复的传感器也可能成为生物传感器的介质,利用电子皮肤监测人体健康。”