“樂高式”連接器簡化可伸縮設備組裝

由新加坡南洋理工大學研究人員領導的一個國際團隊開發出一種通用連接器——雙相奈米分散（BIND）介面，可簡單、快速地以類似樂高的方式組裝可伸縮設備。這種連接電子模組的便捷方式可構成組裝未來可伸縮設備的基礎，製造商可根據他們的設計“即插即用”地安裝組件。該項研究發表在最近的《自然》雜誌上。

包括柔性機器人和可穿戴醫療設備在內的可伸縮設備，使用幾個不同的模組進行組裝，這些模組具有不同的材料特性，一些是柔性的，一些是剛性的，還有一些是封裝的。然而，目前用於連接模組的商用漿料（膠）的情況是，要麼變形時無法可靠地傳遞機械和電氣信號，要麼容易斷裂。

研究團隊此次開發了一種BIND介面，它使可伸縮設備的組裝變得簡單，同時具有出色的機械和電氣性能。在實驗中，通過介面連接的模組表現出了良好的性能。當進行拉伸測試時，模組在斷裂之前能夠承受高達其原始長度7倍的拉伸。此外，模組的電氣傳輸在拉伸時仍保持穩定，最高可達其原始長度的2.8倍。

對於封裝模組，研究人員發現，這項創新比傳統連接器要堅韌60倍。為了證明在現實生活中使用的可行性，該團隊使用BIND介面製造了可伸展的設備，並在大鼠模型和人類皮膚上進行了測試。

當連接到大鼠模型上時，來自可伸展監測設備的記錄顯示出可靠的信號品質，儘管電線受到觸摸和拖拽等干擾。當貼在人體皮膚上時，該設備可收集高品質的肌電信號，測量肌肉收縮和放鬆過程中産生的電活動，即使在水下也可行。

為了開發BIND介面，研究人員將金屬（金或銀）奈米顆粒熱蒸發，在可拉伸電子産品（苯乙烯－乙烯－丁烯－苯乙烯）中常用的軟熱塑性塑膠內形成堅固的互穿奈米結構。由此産生的奈米結構提供了連續的機械和電氣路徑，使BIND連接的模組即使變形也能保持堅固。

研究結果證明，該介面可用來製造功能強大且可靠的可穿戴設備或軟體機器人。例如，它可用於高品質的可穿戴健康跟蹤器，用戶能以最舒服的方式伸展身體、作出手勢和移動，而不會影響設備捕獲和監控生理信號的能力。