世界首款可溶解智能手表，沉浸水中可四十小時內完全“消失”

隨著技術的發展，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、危機報警等功能極大地為人們生活提供便利。

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

當智能手表完成“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備，拆卸它們費時費力，而且目前尚未開發出生產大規模、高性能瞬態消費電子產品的方法，這也給回收增加了不少難度。

近日，天津大學精密儀器與光電子工程學院生物醫學工程系黃顯教授團隊為電子垃圾的回收提供了一種可行性方案，他們研發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。

“這一發現展示了生產可輕松地回收的高性能電子電路的技術。”黃顯說。

世界首款可溶解手表

相關論文以《水燒結瞬態納米復合材料用作可溶解消費電子產品的電氣互連》為題發表在ACS Applied Materials&Interfaces。

這款智能手表之所以可溶解，是因為研究人員發現了一種鋅基納米復合材料。這種材料可溶解在水中，能用于臨時電路。然而，如果將它用在消費電子產品，它的導電性還不夠強。

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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格的環境條件下，研究人員通過添加銀納米線改進了鋅基納米復合材料，從而提高了這種材料的導電性。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反應的小水滴將電路燒結在一起，隨后，像“變魔術”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，創建了附帶多個納米復合印刷電路板的智能手表。

該團隊表示，“該設備具有傳感器，可以準確測量心率、血氧水平和步數，并通過藍牙連接將這些數據傳輸到手機應用程序，就像傳統的智能手表一樣。”其有機發光二極管（OLED）屏幕還可以顯示日期、時間和來自鏈接手機的消息等數據，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，仍能繼續工作而不會出現故障

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，使新型納米復合材料和瞬態電子學的處理技術得以完美結合。

該團隊創建實用瞬態電子器件的一項挑戰是，優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，因為可穿戴和便攜式電子產品無論如何都需要進行封裝以提高其可靠性。”

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

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

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

下一步，該團隊計劃使用他們的納米復合材料制造更多種類的瞬態器件。黃顯表示，

“我希望越來越多的電子公司可以將這些技術用于他們的產品，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）