Tenk deg en helsemonitor eller VR-hanske som reparerer seg selv etter å ha blitt ripet opp eller bøyd – i stedet for å havne på dynga.
Nå har forskere utviklet et helt nytt materiale som kan gjøre nettopp dette. Bærbar elektronikk kan bli langt mer holdbar – samtidig som mengden elektronisk avfall reduseres dramatisk.
Enkel pusteteknikk kan dempe avhengighetstrang
Forskere ved National University of Singapore (NUS) har skapt et mykt, elastisk materiale som kan helbrede seg selv etter skade, holde fast på elektroniske komponenter – og til slutt bli resirkulert når det har tjent sitt formål. Funnet er publisert i det anerkjente tidsskriftet Nature Sustainability.
Utfordringen med bærbar teknologi
Mange bærbare enheter – som treningsmålere, elektronisk hud og fleksible helsesensorer – er avhengige av myke materialer som strekker og bøyer seg med kroppen. Men gjentatte bevegelser fører til at de små metallkretsene inne i enhetene løsner fra den fleksible basen. Selv små kutt eller rifter kan gjøre sensorene ubrukelige.
I tillegg er de fleste materialene som brukes i dag, laget av petroleumsbasert plast – som er svært vanskelig å resirkulere.
Slik virker det nye materialet
Det nye materialet, kalt intrinsisk dynamisk biosubstrat (IDBS), er designet for å løse alle disse problemene samtidig.
Forskerne kombinerte to naturlig forekommende stoffer:
- Liponsyre – som finnes i levende celler.
- Fytinsyre – som ofte finnes i frø og korn.
Ingrediensene ble varmet sammen uten bruk av skadelige løsemidler eller kjemiske katalysatorer. Resultatet ble et nettverk av ulike kjemiske bindinger – der hver type har sin helt egen rolle:
- Noen bindinger kan brytes og kobles sammen igjen, noe som gjør at materialet reparerer seg selv etter skade.
- Andre gir styrke slik at materialet holder seg stabilt under daglig bruk.
- En tredje type hjelper materialet med å strekke seg og feste seg tett til metallledere.
Testet og godkjent
Laboratorietestene er imponerende:
- Én versjon av materialet strakte seg til mer enn åtte ganger sin egen lengde før det brakk.
- Etter alvorlig skade gjenvant det over 80 % av styrken innen seks timer i romtemperatur – og over 90 % etter én dag.
- Selv etter å ha blitt skadet og reparert fem ganger på rad, grodde det fortsatt til over 90 % av sin opprinnelige styrke.
Teamet oppdaget også at materialet danner langt sterkere bindinger med metall enn vanlige fleksible materialer. Dette er avgjørende – for bærbare sensorer er helt avhengige av metallkretser for å overføre elektriske signaler. Hvis metallet løsner, slutter sensoren å virke.
Prototyper som tåler juling
Forskerne bygde flere prototypeenheter, blant annet:
- Elektronisk hud som målte temperatur, pustefuktighet og kroppsbevegelse.
- Elektroder som registrerte hjerte- og muskelaktivitet.
Selv etter å ha blitt gnidd mot kunstig hud 800 ganger, fortsatte enhetene å levere klare og stabile signaler. Til sammenligning viste tilsvarende enheter laget med vanlig silikonmateriale mye dårligere ytelse – fordi metallbelegget løsnet.
Kan resirkuleres – om og om igjen
En av de største fordelene med det nye materialet er at det kan gjenbrukes:
- Oppvarming mykner materialet, slik at elektroniske deler enkelt kan fjernes uten skade.
- Det kan også løses opp i etanol, slik at verdifulle sølvpartikler og andre komponenter kan gjenvinnes og brukes på nytt.
Selv etter å ha blitt smeltet og omformet tre ganger, beholdt materialet mer enn 90 % av sin opprinnelige strekkbarhet.
Fremtiden for bærbar elektronikk
Forskerne håper at fremtidige versjoner av materialet også skal kunne støtte databrikker og andre avanserte elektroniske komponenter. Målet er klart: å bringe selvhelende, resirkulerbar bærbar elektronikk et stort skritt nærmere hverdagen.
Kanskje er veien til en verden uten elektronisk avfall kortere enn vi tror – og den starter med en hud som reparerer seg selv.
Gjennombrudd: Ny fargemetode får plantefarger til å vare lenger – uten giftige metaller
