看过《碟中谍4》的朋友们一定不会忘记汤姆?克鲁斯戴过的那种眨眨眼就能拍照的隐形眼镜,而这款科幻感十足的超酷装备如今已经有望走进现实——一些研究人员已经取得了一定进展,他们用纳米材料攻克了电子隐形眼镜需要解决的一些难题。
韩国国立蔚山科学技术大学(UNIST)的化学工程师朴章雄(Jang-UngPark)带领一支研究团队,利用他们开发的由石墨烯和纳米银线混合而成的导电性、柔韧度俱佳的一种材料,将一根发光二极管安装在一片市售隐形眼镜上。
这种改装过的隐形眼镜已经在兔子身上进行了实验(因为兔子的眼睛大小与人类相仿),受试的兔子持续佩戴5小时后并无不良反应,它们既没有揉眼也没有出现眼睛充血,而镜片上的电子元件可以正常工作——这项研究成果已经发表在了国际纳米科学技术领域权威期刊《纳米快报》(NanoLetters)上。
这项研究遇到的首要挑战,是寻找一种既透明又柔软的良性导体。消费电子领域目前常用的透明导电材料铟锡氧化物(ITO)坚硬易碎,而且沉积成型时所需的高温会让隐形眼镜融化;石墨烯和纳米银线透明而柔软,但导电性能不够好。
通过与美国伊利诺伊大学的学者Sung-WooNam进行合作,朴章雄发现以两层石墨烯薄膜夹一层纳米银线的“三明治”混合物电阻大大低于两种材料单独的电阻,单位面积电阻仅有33欧姆(透明导电材料的行业标准是50欧姆以下)。此外,这种材料透光率高达94%,柔韧度也很好,而且可以在低温下通过溶液逐层沉积在旋转的表面(如隐形眼镜片)上。
他们与三星公司的研究人员进行合作,将上述弹性导电材料涂在一片隐形眼镜上,然后在上面安装了一根发光二极管——这个只有一个像素的东西还远远不能被称为“屏幕”,但是这种材料可能会在未来的隐形眼镜显示屏上大有作为。
在过去5年里,也有其他公司和学者在研究电子隐形眼镜并取得了一定进展。瑞士的Sensimed公司制造出了一种可以24小时监测青光眼病人眼压的隐形眼镜片,而华盛顿大学教授、谷歌眼镜项目发起人巴巴克?帕尔维兹(BabakParviz)也做过隐形眼镜显示屏。但是,上述电子隐形眼镜采用的都是硬质或不透明材料。
朴章雄的终极目标,是做出具备谷歌眼镜的全套功能、同时又保持了透明和柔软的隐形眼镜。而Sung-WooNam认为电子隐形眼镜在医疗领域更有前途,他目前正在利用石墨烯-纳米银线导电材料制造能通过眼球泪膜的化学成分监测人体健康的生物传感器。