世界首款可溶解智能手表，沉浸水中可四十小時內(nèi)完全“消失”

隨著技術(shù)的發(fā)展，人們在生活中越來越多地使用智能手表，其智能檢測健康指數(shù)、危機(jī)報警等功能極大地為人們生活提供便利。

幾十年來，隨著電子產(chǎn)品的更新迭代，縮短了產(chǎn)品研發(fā)的時間，但是這也加速了其產(chǎn)品的使用量呈爆炸式增長。

當(dāng)智能手表完成“使命”時，這些電子垃圾該如何處理？尤其是智能手表和健身追蹤器等小型電子設(shè)備，拆卸它們費(fèi)時費(fèi)力，而且目前尚未開發(fā)出生產(chǎn)大規(guī)模、高性能瞬態(tài)消費(fèi)電子產(chǎn)品的方法，這也給回收增加了不少難度。

近日，天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系黃顯教授團(tuán)隊為電子垃圾的回收提供了一種可行性方案，他們研發(fā)了一種可溶解的智能手表，不僅有智能手表的功能，還很好地解決了電子垃圾回收的問題。

“這一發(fā)現(xiàn)展示了生產(chǎn)可輕松地回收的高性能電子電路的技術(shù)?！秉S顯說。

世界首款可溶解手表

相關(guān)論文以《水燒結(jié)瞬態(tài)納米復(fù)合材料用作可溶解消費(fèi)電子產(chǎn)品的電氣互連》為題發(fā)表在ACS Applied Materials&Interfaces。

這款智能手表之所以可溶解，是因?yàn)檠芯咳藛T發(fā)現(xiàn)了一種鋅基納米復(fù)合材料。這種材料可溶解在水中，能用于臨時電路。然而，如果將它用在消費(fèi)電子產(chǎn)品，它的導(dǎo)電性還不夠強(qiáng)。

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智能手表溶解過程的圖像

在不需要額外的能源和嚴(yán)格的環(huán)境條件下，研究人員通過添加銀納米線改進(jìn)了鋅基納米復(fù)合材料，從而提高了這種材料的導(dǎo)電性。接下來，他們將金屬溶液打印到可在水中降解的聚合物碎片上。

最后，他們通過施加支持化學(xué)反應(yīng)的小水滴將電路燒結(jié)在一起，隨后，像“變魔術(shù)”一樣，這種材料慢慢溶解至消失。

研究人員通過這種可行的方法，在可水降解聚合物外殼里，創(chuàng)建了附帶多個納米復(fù)合印刷電路板的智能手表。

該團(tuán)隊表示，“該設(shè)備具有傳感器，可以準(zhǔn)確測量心率、血氧水平和步數(shù)，并通過藍(lán)牙連接將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)應(yīng)用程序，就像傳統(tǒng)的智能手表一樣?！逼溆袡C(jī)發(fā)光二極管（OLED）屏幕還可以顯示日期、時間和來自鏈接手機(jī)的消息等數(shù)據(jù)，以及智能手表使用者的生命跡象。

在正常使用條件下，該智能手表的外觀可以防汗，而一旦將它完全浸入水中，其外殼和電路在40小時內(nèi)就會完全溶解，剩下則是OLED屏幕和微控制器，以及以前集成到電路中的電阻器和電容器等手表的組件。

智能手表在遇水后，仍能繼續(xù)工作而不會出現(xiàn)故障

該研究中，在兩種具有不同活性的金屬間電偶腐蝕和再沉積的共同作用下，使新型納米復(fù)合材料和瞬態(tài)電子學(xué)的處理技術(shù)得以完美結(jié)合。

該團(tuán)隊創(chuàng)建實(shí)用瞬態(tài)電子器件的一項挑戰(zhàn)是，優(yōu)化其封裝材料的特性以匹配電路的退化率。黃顯指出，“引入額外的封裝材料并不是什么大問題，因?yàn)榭纱┐骱捅銛y式電子產(chǎn)品無論如何都需要進(jìn)行封裝以提高其可靠性?！?/p>

研究人員表示，“新的復(fù)合材料是可生物吸收的，這意味著它們可以溶解在體內(nèi)，并且比其他生物可吸收材料顯示出更好的電氣和機(jī)械性能。因此，它們可能會導(dǎo)致可打印和可植入的設(shè)備在完成其功能后會消失在人體內(nèi)?！?p>

A.智能手表的概念和演示，雙金屬瞬態(tài)納米復(fù)合材料的可溶性智能手表和水燒結(jié)示意圖;B.基于雙金屬瞬態(tài)納米復(fù)合材料的全印刷瞬態(tài)智能手表圖像;C.多組瞬態(tài)印刷電路板包含不同的組件：D.手腕上的智能手表圖像。

“大多數(shù)生物可吸收電子設(shè)備是使用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）工藝制造的，這非常耗時，需要許多特殊工藝。相比之下，用這些納米復(fù)合材料制成的設(shè)備可以通過印刷批量生產(chǎn)，成本和能源要低得多，產(chǎn)量和產(chǎn)量要高得多，這表明它們可以很容易地融入現(xiàn)有的電路生產(chǎn)線中。”黃顯說。

下一步，該團(tuán)隊計劃使用他們的納米復(fù)合材料制造更多種類的瞬態(tài)器件。黃顯表示，

“我希望越來越多的電子公司可以將這些技術(shù)用于他們的產(chǎn)品，以幫助他們降低制造和回收成本。”（綜合整理報道）（編輯/多洛米）