破繭成蝶靈感來源 研發可折疊伸縮電子產品

編譯/高晟鈞

在過去十幾年裡,電子工程師們創造了各種形狀、設計日益複雜的電子設備,例如:可摺疊的電子產品,可以壓縮的設備等等。

來自亞洲大學與韓國其他科學家所組成的研究團隊推出了一種新設計──可以在壓皺後無損地復原成原始形狀的電子產品,其靈感來源便來自破繭成蝶的現象。(圖/截取自TechXplore)

近期,來自亞洲大學與韓國其他科學家所組成的研究團隊推出了一種新設計──可以在壓皺後無損地復原成原始形狀的電子產品,其靈感來源便來自破繭成蝶的現象。

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大自然的靈感餽贈

大自然中富含不同的植物和動物,每種動植物都是在各種環境壓力、生存逆境與競爭下,透過適應與演化而生存下來的。透過觀察這些大自然的現象,我們時常能受其啟發,並將其應用在科學上,進而改變我們的生活。

在蝴蝶出生之前,牠們的翅膀會被摺疊起來,翅膀會被生物液體浸濕,防止他們在皺巴巴的狀態下受到損害。當其破繭而出後,液體將會慢慢蒸發,蝴蝶也會慢慢地展開翅膀,消除因為折疊時出現的皺紋。

受其啟發,研究團隊使用一種特殊的複合材料,創建了新型的自我修復型電子設備。

設計原理

這種特殊複合材料的硬度與柔軟度可以自由控制,且不需要額外添加其他物質。其核心設計包含了銀奈米線、形狀記憶聚合物SMP(柔性材料)與彈性體。銀奈米線不僅具有導電性,而且還充當機械感測元件,可以透過焦耳熱改變SMP的相(電流加熱材料)。

當電子設備被壓皺後,SMP的物理特性可以使其不會出現永久性損壞;接著,透過對銀奈米線施加熱量後,它會產生相變,並變得堅固。這種變化有助於電子裝置展開並恢復其原始的扁平形狀,而不會出現任何永久性的皺紋或損壞。

更令人興奮的是,這種材料所製成的設備可以承受反覆的壓皺與展開,而不會影響功能的穩定性;並且,它也可以被壓縮到非常小的體積(一毫升膠囊),並膨脹回原來尺寸。

潛力無限

目前,研究團隊已經成功開發出一款7cm x 7cm的觸控螢幕顯示器,可以被壓皺成一個膠囊後再展開。如今,人們對於可折疊電子設備的興趣與習慣漸增,此研究將不只應用在電子領域,對於機器人穿戴式技術與先進的醫療工程都將具有巨大的潛力。這種材料最大的價值不只是可以復原成原來型態,而是自訂化你想要的形狀與大小,同時保留功能與穩定性。

儘管自然修復材料目前仍處於開發的早期階段,但此研究無疑已經給予了科學家們巨大的動力。

資料來源:TechXplore

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