随着智能手机、可穿戴传感器等电子设备的日益普及，电子垃圾数量也越来越多。联合国环境规划署的报告指出，2017年全球电子垃圾近5000万吨，比2015年增加20％以上。 

图：斯坦福大学研究团队开发出一种柔性可生物降解的电子器件

斯坦福大学化学工程与材料科学工程系鲍哲南教授及其团队试图模拟人类皮肤的功能，思考如何开发出未来电子设备。皮肤具有柔性、自我修复和生物降解功能，这对于电子产品是非常有吸引力的。鲍哲南说：“我们已经实现了柔性和自我修复功能，所以生物降解功能是我们想要解决的。"

研究团队开发出一种柔性电子器件，只要加入弱酸就可以降解。研究结果于5月1日发表在《美国科学院学报》。这是可分解半导体聚合物的第一个例子。

除了聚合物——基本上是柔性导电塑料——该团队开发出可降解电子电路和用于放置电子元件的生物降解衬底材料。该衬底支持电子元器件，可弯曲并塑造出粗糙和光滑表面。当不再需要电子器件时，可生物降解为无毒材料。

在此之前，鲍哲南教授模拟人类皮肤制备出一种可拉伸电极。该材料可以弯曲和扭曲，因而允许其与皮肤或大脑接触，但是不能降解。这限制了植入式器件的应用，并且造成了浪费。

制备出既具有良好电导性又可生物降解的鲁棒材料是一种挑战。鲍哲南说：“我们一直在努力思考如何开发出可生物降解的导电聚合物。”

最终，该团队发现通过调整柔性材料的化学结构，使其在温和压力下分裂。鲍哲南说：“我们产生这样一个想法：利用特殊的化学键使分子继续保持顺利传输电子的能力。但是，这种化学键对弱酸很敏感。” 因而，研究人员开发出一种可携带电信号且易于降解的材料。

除了生物降解聚合物，该团队还开发出一种新型电子器件和衬底材料。通常，电子器件由金制成。但是，该新型电子器件由铁制成。铁是一种环境友好型产品且对人类无毒。

研究人员从纤维素中制备出衬底，其载有电子电路和聚合物。纤维素可以做成纸。该团队改变了纤维素纤维，因此“纸”是透明且柔韧的，同时仍然容易破裂。采用薄膜衬底制成的电子器件可用于可穿戴设备，甚至植入体内。

可生物降解的导电聚合物和衬底的组合使得电子器件具有多种用途，从可穿戴电子器件到大规模环境调查。

未来，可生物降解的柔性电子器件会非常薄且舒适，它可用于测量血压、血糖和出汗量。该器件可穿戴一天或者一周，然后下载数据。这种短期使用的一次性电子产品似乎非常适合可降解和柔性设计。

可生物降解的衬底、聚合物和铁电极使得整个器件适合用于人体，但是仍需更多的探索。此外，可生物降解的电子器件可用于偏远地区的大面积调查。例如，利用飞机将可生物降解的电子器件投放在森林调查地形等数据。通常，人们很难将传感器扩散在森林，而且回收传感器也相当困难。随着电子元件数量的增加， 生物降解性变得越来越重要。

文章链接：

Ting Lei, et al, "Biocompatible and totally disintegrable semiconducting polymer for ultrathin and ultralightweight transient electronics," PNAS,doi: 10.1073/pnas.1701478114

（本文来源：国防科技信息网，作者：工业和信息化部电子第一研究所许文琪；）

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