Армия испытывает растворимую электронику

Ученые разрабатывают электронику, которую можно будет съесть, смыть в унитаз, растворить под дождем, подарить противнику или имплантировать в тело. Растворяемые электронные устройства открывают совершенно новые возможности в самых различных областях.

Финансирует разработку растворимой электроники американское оборонное агентство DARPA. Военным очень нужна технология, которая предотвратила бы попадание в руки противника секретной электроники. В настоящее время новейшие роботы, наземные, надводные, подводные и воздушные, являются ценным трофеем, так как главный секрет в любом из них – это электронные компоненты и программное обеспечение.

Электроника, которую по заказу Пентагона разрабатывает профессор Джон Роджерс (John A Rogers) из Университета штата Иллинойс в Урбан-Шампейн, будет защищена от вторжения извне. Она будет разлагаться в присутствии воды или другого катализатора. Подобная электроника пригодится в армии, медицине, промышленности и множестве других сфер.

Растворимая электроника интересует прежде всего военных, но она пригодится врачам, и понравится экологам

Джон Роджерс сообщает о последних успехах в разработке растворимой электроники и полагает, что через год или два биоразлагаемая электроника будет испытываться на людях. В настоящее время ученые уже могут продемонстрировать небольшую, размером с ноготь, микросхему из кремния, магния и шелка, которая за 1 минуту разрушается при контакте с водой. После попадания капель воды микросхема начинает сворачиваться в трубочку, после чего транзисторы и диоды разрушаются, и электроника превращается в мусор. За 2 часа интегральная схема полностью растворяется в стакане воды. Ранее, в прошлом году, растворимая электроника была имплантирована в тело подопытной мыши. Имплантат локально производил достаточно тепла, чтобы убить бактерии, вызывающие послеоперационные инфекции. Спустя 2 недели электронный имплантат растворился в теле мыши без очевидных побочных эффектов для животного.

На пути создания растворимой электроники сегодня стоят две проблемы: контролируемое растворение и биосовместимость. С первым моментом все понятно: не хотелось бы, чтобы радиостанция или блок управления летательным аппаратом неожиданно вышли из строя в процессе эксплуатации. Пока для инициации разрушения используется вода, то есть электроника может погибнуть от потери герметичности корпуса, разрыва капсулы с водой в результате удара БПЛА о землю или, например, по радиокоманде. Биосовместимость достигается использованием таких веществ, как оксид цинка или магний, которые в небольших количествах всасываются тканями организма без негативных последствий. Аналогичным образом разработаны и прототипы биоразлагаемых аккумуляторов.

Новая электроника может совершить небольшую революцию в самой концепции применения электронных устройств. Например различные датчики можно будет сбрасывать в почву и океан, не опасаясь загрязнения окружающей среды. В медицине растворимая электроника может использоваться для контроля состояния имплантата (протеза, пересаженного органа). Растворимый чип может не только обнаруживать первые признаки отторжения, но и, например, с помощью локального нагрева уничтожать бактерии. Спустя некоторое время такой чип бесследно растворится. В более отдаленной перспективе, по мнению Роджерса через лет 10, растворимая электроника станет обычным делом. Мы привыкнем к тому, что смартфон можно выбросить в унитаз, где он полностью растворится без вреда для окружающей среды. Медицинские анализы будут представлять собой имплантируемый чип, который будет снимать показания в течение нескольких дней, а потом сам собой исчезнет. В военной сфере изменения будут еще существеннее: роботы будут без опаски вторгаться на территорию противника, разведывательные БПЛА начнут чаще залетать в воздушное пространство других государств, а сетевые технологии на поле боя получат еще большее распространение.