Новый материал для мягких датчиков восстанавливается и разлагается под этанолом

Исследователи из Национального университета Сингапура создали подложку для носимых датчиков, которая самовосстанавливается, прочно удерживает металлические проводники и пригодна для разборки и переработки. Материал потенциально решает сразу две проблемы гибкой электроники: низкую долговечность и сложную утилизацию.

Новый материал получил название IDBS (intrinsically dynamic biosubstrate — внутренне динамичный биосубстрат). Его синтезируют из двух природных соединений — липоевой кислоты и фитиновой кислоты. Процесс не требует катализаторов или органических растворителей.

Молекулярная сеть IDBS держится на трёх типах связей. Динамические дисульфидные связи перестраиваются на повреждённых участках и обеспечивают восстановление. Сложноэфирные связи укрепляют структуру. Водородные связи поглощают нагрузку при растяжении и обеспечивают сцепление с металлом.

Один из составов материала растянулся более чем в 8 раз до разрыва. При комнатной температуре сильно повреждённый образец восстановил более 80% прочности за 6 часов и более 90% — за 24 часа. Большинство самовосстанавливающихся эластомеров не достигают порога 80% за 6 часов. Эффективность восстановления сохранялась выше 90% на протяжении пяти циклов.

Команда протестировала IDBS с цинковыми контурами и серебряными плёнками. Нагрев до 85°C увеличивал адгезию примерно в 10 раз по сравнению с креплением при комнатной температуре. Серебро прилипло к IDBS в 3 раза прочнее, чем к ПДМС (полидиметилсилоксану — стандартному силикону в гибкой электронике), и в 1,5 раза прочнее, чем к СЭБС (каучукоподобному термопласту).

Прототипы электронной кожи на основе IDBS отслеживали температуру, влажность и напряжение. После 800 циклов трения об искусственную кожу электроды сохраняли чёткий сигнал. На ПДМС серебро за тот же срок отслоилось.

В конце срока службы повторный нагрев размягчает IDBS и позволяет извлечь цинковые контуры и электронные компоненты целыми. Воздействие этанола разрушает подложку: серебряные частицы извлекаются для токопроводящих чернил, остатки материала перерабатываются в клей. После трёх циклов переплавки IDBS сохранил более 90% эластичности. Оценка жизненного цикла показала, что по показателям глобального потепления и экотоксичности IDBS уступает ПДМС, СЭБС и полиуретану. Исследование опубликовано в журнале Nature Sustainability 19 июня 2026 года.

Источник: Tech Xplore