“手机不怕摔”的时代真要来了?科学家发明10分钟复原还能导电的薄膜

黄琨

薄膜

很多人都有摔坏手机的经历。多数情况下,摔机的后果都是把屏幕摔碎,导致显示、触控出现问题。但也有不巧的时候,可能会一下子把内部的数据存储设备也摔裂开,导致手机完全停止工作。

根据发表在《ACS应用聚合物材料》上的最新研究,有研究团队研发出一种“不怕摔”的薄膜,这种薄膜可以反复自我修复,并且在贴上后,可以始终保证设备电子信号的传输。

目前,市场上已经有些“自修复”的膜,但这类膜大多数只能一次性使用,而且有些膜是用潜在有害物质制成的,无法在更重要的领域,比如生物医学中应用。

研究人员最初尝试使用明胶贴合电子设备,明胶材质透明,比较容易获得,本身也安全。然而在试验中,受损的明胶薄膜并不能很快恢复。

随后,研究人员将明胶和葡萄糖混合在一起,在导电材料之间形成一层柔性薄膜,模拟电子设备。在弯曲模拟的电子设备后,研究小组发现明胶-葡萄糖薄膜的裂隙会在室温下3小时内消失,如果加热到140℉(60℃)时,时间更是缩短到10分钟。

在相同的条件下,没有添加葡萄糖的明胶不能自我修复。

葡萄糖基明胶薄膜还表现出了另一个特点,在经过多轮损伤和修复后,它依旧能传递电信号。实验表明,葡萄糖和明胶在愈合过程中可能形成可逆的互锁酰亚胺键。研究人员说,新的薄膜有助于保持触摸屏和灵活显示设备、先进的机器人技术和辅助健康技术的耐久性。

值得一提的是,之前清华大学团队碳纳米管,制备出了另一种可以自我修复且导电的膜。

和这项研究的薄膜通过加热修复不同,清华大学的研究成果是通过电和光来修复。

他们制作出添加了碳纳米管片的符合材料,利用碳纳米管片的电热效应,在1.18V/mm的电压下,可轻易修复自愈膜上的划痕。

与原始样品相比,修复后的薄膜具有几乎相同的机械性能。薄膜的电气和机械自修复来自碳的电气重新连接纳米管和酯交换诱导的网络拓扑变化分别。

进一步基于制备的自修复导电膜论证了软促动器和高性能超级电容器。这种用于制备自修复导电膜的方法使得能够开发自修复电子器件。

10月初,美国专利商标局公布了一系列专利申请,其中就包括苹果提出的让LCD屏幕能够“自动修复”专利。

在该专利的叙述中,苹果声称这项科技将用于折叠型的 3C 设备,能够对损坏的 LCD 屏幕进行自我校正,原理在通过热能、光和电流自行修复,它们可以对屏幕保护层产生作用,并在用户设定的时间内自我修复,而保护层将覆盖设备的整个屏幕。

不过,这个可能只是传统的自修复膜,并非苹果独有的专利。

今年初发布P40系列手机时,华为配套发布了业界首款“高硬度PU保护膜”。这款膜除了可以提供更好的硬度与耐划伤性能以外,同样具备自动修复的能力。用指甲划出划痕,12小时后便会焕然一新。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

[1]https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201202114500.htm

[2]https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsapm.0c01119

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