Proposen l'ús de la pell de miceli fúngic per a l'electrònica sostenible
Investigadors de la Universitat Johannes Kepler a Linz, Àustria, han creat un nou tipus d'electrònica biodegradable que anomenen MycelioTronics. I té un gran potencial per reduir les deixalles electròniques que afecten el maquinari de tot tipus.
El nou concepte es basa a cultivar i processar pells d'un fong com a material de substrat biodegradable per a l'electrònica ecològica.
I és que actualment tots els circuits electrònics, que estan fets de metalls conductors, han de descansar sobre una base aïllant i refrigerant anomenada substrat. En gairebé tots els xips dordinador, aquest substrat està fet de polímers plàstics no reciclables, que sovint es rebutgen al final de la vida útil dun xip.
Això contribueix als 50 milions de tones de deixalles electròniques que es produeixen cada any. L'excel·lent estabilitat tèrmica i la naturalesa elèctricament aïllant de la xarxa de trets fan de la pell de miceli un substrat biodegradable molt adequat per a circuits electrònics.
“El substrat en si és el més difícil de reciclar”, diu Martin Kaltenbrunner de la Universitat Johannes Kepler a Linz, Alemanya. “També és la major part de l'electrònica i és el valor més baix, per la qual cosa si té alguns xips que realment tenen molt de valor, és possible que vulgueu reciclar-los. »
Els investigadors han cultivat i processat pells de miceli fúngic com a material de substrat biodegradable alternatiu.
La “pell” es basa en un fong que creix naturalment a la fusta dura morta en climes temperats suaus. Posseeixen alta estabilitat tèrmica i forma flexible, cosa que permet la soldadura de components electrònics i facilita la fabricació de plaques de sensors electrònics. A més, poden suportar més de 2000 cicles de flexió.
El miceli es pot utilitzar fins i tot en bateries de baix consum. Els investigadors van descobrir que les bateries de miceli podrien alimentar dispositius de detecció autònoms, inclòs un mòdul Bluetooth i un sensor d'humitat i proximitat. Aquest és un pas important per a la sostenibilitat.
S'esmenta que la pell no va créixer als altres fongs provats pels investigadors. Quan van extreure i assecar la pell , van trobar que era flexible, un bon aïllant, podia suportar temperatures de més de 200 °C i tenia un gruix similar al d'un full de paper, bones propietats per al substrat d'un circuit.
Les pells permeten utilitzar tècniques comunes de processament electrònic, inclosa la deposició física de vapor i el modelatge làser, per obtenir traces electròniques amb una conductivitat de fins a 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Les pells electròniques flexibles i conformes de Mycelium resisteixen més de 2000 cicles de flexió i es poden doblegar diverses vegades amb un augment moderat de la força. Demostrem que les bateries de miceli tenen capacitats de fins a ~3,8 mAh cm-2 que s'utilitzen per alimentar dispositius de detecció autònoms, inclòs un mòdul Bluetooth i un sensor d'humitat i proximitat.
Si es manté allunyada de la humitat i els raigs UV , la pell probablement podria durar centenars danys i per tant seria perfecta per a la vida útil dun dispositiu electrònic. És important destacar que també es pot descompondre a terra en aproximadament dues setmanes, cosa que ho fa fàcilment reciclable.
Sobre el procés, s'esmenta que els circuits integrats (IC) representen la major part de la massa total de les plaques de circuit imprès (PCB), a causa de l'alta densitat dels metalls utilitzats, però és difícil fer-ne versions biodegradables.
Les plaques de circuit imprès convencionals dels telèfons mòbils, per exemple, estan compostes per un 63% en pes de metalls, un 24% en pes de ceràmica i un 13% en pes de polímers.
Pel que fa a la part del disseny s'esmenta el següent:
(A) Fotografia d'una placa sensora que comprèn una bateria de miceli de dues cel·les, un mòdul Bluetooth i un sensor d'impedància amb una estructura d'elèctrode interdigital.
(B) La resposta d‟impedància del sensor depèn en gran mesura de la humitat relativa de l‟entorn.
(C) Capacitat i resistència ajustades de lestructura del sensor interdigital en funció de la freqüència
(D) Diagrama de blocs de la placa del sensor generant i transferint dades a un PC extern durant experiments sense fil
(E) Un dit que s'acosta al sensor produeix canvis clars a la capacitància del sensor.
(F) Resposta de la capacitància del sensor a l'acostament repetit dels dits a (E)
(G) La succió a la placa del sensor provoca canvis d'humitat clarament detectables.
(H) Resposta de la capacitància als canvis d'humitat a (G)
(I) La descomposició aeròbica dels substrats de PCB MycelioTronic ocorre dins de les 2 setmanes al terra de compostatge.
(J) Percentatge en massa de substrat de PCB en descomposició que es mostra a (I) mesurat durant 11 dies
El treball publicat sobre circuits integrats biodegradables es basa en biomassa i materials vegetals, cosa que dóna com a resultat una configuració electrònica completament transitòria que inclou elements de circuit degradables.
Els investigadors van obtenir pel·lícules metàl·liques cohesives sobre les pells collides amb una rugositat superficial Rrms de 7,5 ± 1,8 μm per deposició física durant la vaporització, cosa que permet el processament posterior dels circuits.
Posterior a això s'obtenen pel·lícules amb continuïtat reproduïble en dipositar 400 nm de coure com a massa conductora, amb una predeposició de 3 nm de crom per a una millor adherència. Milloren encara més la conductivitat en dipositar una capa addicional d'or de 50 nm de gruix sobre la capa inicial de coure.
Amb aquests recents avenços basats en fongs, les pells de miceli biodegradables poden sorgir com una classe de materials alternatius sostenibles per a un futur electrònic verd i proporcionar un major impuls cap a bateries i productes electrònics sostenibles.
Finalment si estàs interessat en poder conèixer més sobre això , pots consultar els detalls al següent enllaç.