“本磁带将在五秒钟后自毁。” 这是长篇电视剧《碟中谍》中特工指令的结尾。虽然自毁磁带的想法在当时纯属虚构,但现在中国和美国的研究人员已经制造出可通过与空气中的水发生反应而逐渐分解的电子设备。研究人员认为,该设备不仅在安全领域,而且在环境保护,甚至潜在的医学领域都可能具有重要的应用价值。
随着电子设备的日益普及,人们对“瞬态电子产品”的兴趣日益增长,这种产品可以完成其工作,然后分解。这可以减少电子垃圾,并且在回收设备很麻烦的情况下非常有用。例如,植入人体内的传感器可能需要进一步的手术才能取出。然而,用于分解瞬态电路的技术通常涉及使用封装在材料中的化学物质。这使得调整电路的寿命变得困难。此外,许多常见的电子材料,例如铜,由于它们不会分解而无法使用。
德克萨斯州休斯顿大学的余存江及其在中国的同事将半导体行业中常见的材料(例如铜、氧化镁和氧化铟镓锌半导体)沉积到聚酐基板上。空气中的水蒸气逐渐水解聚合物的酐基,导致薄膜分解。水解产生的羧酸也可能分解电子材料。研究人员制造了瞬态电阻器、电容器、晶体管和其他电子元件。通过改变聚合物的酐含量和湿度,分解时间可以在几天到几周甚至更长的时间内变化。余存江建议,这可以通过使用包装在现实世界的设备中实现。
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研究人员现在打算将这项技术投入实际应用。他们首先关注军事应用。“如今,士兵携带了如此多的智能设备,”余存江说。“如果士兵在战场上牺牲,我们不希望他们携带的电子设备被敌人破译。” 对于医疗应用,他们需要测试所涉及材料的生物相容性,但余存江说:“所涉及的酸性不是很强……我怀疑 [该系统] 将具有生物相容性。”
美国西北大学的约翰·罗杰斯对此印象深刻。“它引入了这样一种概念,即您可以将基板用作触发电子设备物理崩解和溶解的载体。这是瞬态电子学中的一个新概念,我相信它正在成为一项非常重要的技术。” 他怀疑酸度以及体内潮湿环境中可能发生的快速水解可能会阻碍生物医学用途,但他认为军事应用是可能的。“最终,对于这些系统来说,触发瞬态的想法是圣杯,”他说。“但是像余存江这样的系统,其中定时器内置在材料中,指示它将存在多长时间,这很有趣。”