“本磁帶將在五秒鐘後自毀。” 這是長篇電視劇《碟中諜》中特工指令的結尾。雖然自毀磁帶的想法在當時純屬虛構,但現在中國和美國的研究人員已經制造出可透過與空氣中的水發生反應而逐漸分解的電子裝置。研究人員認為,該裝置不僅在安全領域,而且在環境保護,甚至潛在的醫學領域都可能具有重要的應用價值。
隨著電子裝置的日益普及,人們對“瞬態電子產品”的興趣日益增長,這種產品可以完成其工作,然後分解。這可以減少電子垃圾,並且在回收裝置很麻煩的情況下非常有用。例如,植入人體內的感測器可能需要進一步的手術才能取出。然而,用於分解瞬態電路的技術通常涉及使用封裝在材料中的化學物質。這使得調整電路的壽命變得困難。此外,許多常見的電子材料,例如銅,由於它們不會分解而無法使用。
德克薩斯州休斯頓大學的餘存江及其在中國的同事將半導體行業中常見的材料(例如銅、氧化鎂和氧化銦鎵鋅半導體)沉積到聚酐基板上。空氣中的水蒸氣逐漸水解聚合物的酐基,導致薄膜分解。水解產生的羧酸也可能分解電子材料。研究人員製造了瞬態電阻器、電容器、電晶體和其他電子元件。透過改變聚合物的酐含量和溼度,分解時間可以在幾天到幾周甚至更長的時間內變化。餘存江建議,這可以透過使用包裝在現實世界的裝置中實現。
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研究人員現在打算將這項技術投入實際應用。他們首先關注軍事應用。“如今,士兵攜帶了如此多的智慧裝置,”餘存江說。“如果士兵在戰場上犧牲,我們不希望他們攜帶的電子裝置被敵人破譯。” 對於醫療應用,他們需要測試所涉及材料的生物相容性,但餘存江說:“所涉及的酸性不是很強……我懷疑 [該系統] 將具有生物相容性。”
美國西北大學的約翰·羅傑斯對此印象深刻。“它引入了這樣一種概念,即您可以將基板用作觸發電子裝置物理崩解和溶解的載體。這是瞬態電子學中的一個新概念,我相信它正在成為一項非常重要的技術。” 他懷疑酸度以及體內潮溼環境中可能發生的快速水解可能會阻礙生物醫學用途,但他認為軍事應用是可能的。“最終,對於這些系統來說,觸發瞬態的想法是聖盃,”他說。“但是像餘存江這樣的系統,其中定時器內建在材料中,指示它將存在多長時間,這很有趣。”
