С ростом использования носимых и имплантируемых электронных устройств — от умных часов до одноразовых медицинских сенсоров — человечество сталкивается с острой экологической проблемой: накоплением электронных отходов. Большинство подобных устройств выбрасывается после короткого периода эксплуатации, пополняя и без того огромные объемы мусора. Новое исследование, проведенное учеными из Корейского института науки и технологий (KIST), может кардинально изменить эту ситуацию.
Команда под руководством доктора Санхо Чо (Центр экстремальных материалов) и доктора Енхо Чу (Центр функциональных композитов) разработала уникальный полимерный материал, способный хранить электрические сигналы и полностью растворяться в воде за несколько дней. Материал безопасен для применения внутри человеческого организма и совместим с биологическими тканями. Начало его разрушения регулируется с помощью толщины и состава защитного покрытия: как только оно растворяется, устройство начинает быстро и бесследно деградировать.
Ранее уже создавались электронные устройства с возможностью растворения в воде, но они страдали от низкой емкости хранения данных и слабой устойчивости к физическим воздействиям. Корейские исследователи предложили новую молекулярную структуру — PCL-TEMPO, в которой органическая молекула TEMPO (отвечающая за запоминание сигнала) объединена с биоразлагаемым полимером поликапролактоном (PCL). Такая конструкция позволяет интегрировать функции хранения информации и растворения в одной молекуле.
Испытания показали, что устройство способно устойчиво различать сигналы «включено» и «выключено» более миллиона раз, а сохраненная информация не стирается дольше 10 000 с. Кроме того, память не теряет своих свойств даже после 250 циклов записи и удаления или 3 тыс. изгибов, что является выдающимся результатом для органической электроники.
Эта технология может найти применение не только в медицинских имплантатах, но и в одноразовых медицинских сенсорах, временных хранилищах данных и хирургических устройствах, растворяющихся после операции. Особенно перспективной выглядит возможность полного исчезновения устройства в теле без хирургического вмешательства, что снижает риски и расходы на лечение.
«Это первый случай, когда функция физического самоуничтожения интегрирована в высокопроизводительное органическое запоминающее устройство», — рассказал один из авторов разработки Санхо Чо.
В будущем команда планирует добавить в технологию самовосстановление и фотоотклик, чтобы приблизиться к созданию интеллектуальных трансформируемых электронных систем.
Ранее Наука Mail рассказывала о разработке одновременно прочных и гибких полимеров.