Navrhněte použití kůže houbového mycelia pro udržitelnou elektroniku
Výzkumníci z Univerzity Johannese Keplera v Linci v Rakousku vytvořili nový typ biologicky rozložitelné elektroniky, kterou nazývají MycelioTronics. A má velký potenciál snížit e-odpad, který sužuje hardware všeho druhu.
Nový koncept je založen na kultivaci a zpracování slupek z houby jako biologicky odbouratelný substrát pro zelenou elektroniku.
a je coe v současné době všechny elektronické obvody, které jsou vyrobeny z vodivých kovů, musí spočívat na izolační a chladící základně zvané substrát. Téměř ve všech počítačových čipech je tento substrát vyroben z nerecyklovatelných plastových polymerů, které často vyřazeny na konci životnosti čipu
To přispívá k 50 milionům tun elektronického odpadu, který se ročně vyprodukuje. Vynikající tepelná stabilita a elektricky izolační povaha sítě prvků činí z kůže mycelia vysoce vhodný biologicky odbouratelný substrát pro elektronické obvody.
„Samotný substrát se nejobtížněji recykluje,“ říká Martin Kaltenbrunner z Univerzity Johannese Keplera v německém Linci. „Je to také nejvíce elektroniky a má nejnižší hodnotu, takže pokud máte nějaké čipy, které mají opravdu velkou hodnotu, možná je budete chtít recyklovat. »
Vědci vypěstovali a zpracovali kůže mycelia hub jako alternativní biologicky rozložitelný substrátový materiál.
„Slupka“ je založena na houbě, která přirozeně roste na odumřelém tvrdém dřevě v mírném mírném klimatu. Mají vysokou tepelnou stabilitu a flexibilní tvar, který umožňuje pájení elektronických součástek a usnadňuje výrobu elektronických senzorových desek. Navíc vydrží více než 2000 cyklů ohýbání.
Mycelium lze použít i v bateriích s nízkou spotřebou. Výzkumníci zjistili, že myceliové baterie mohou napájet autonomní snímací zařízení, včetně modulu Bluetooth a senzoru přiblížení a vlhkosti. To je důležitý krok pro udržitelnost.
Uvádí se, že kůže nevyrostla na ostatních houbách testovaných vědci. Když extrahovali a vysušili kůžizjistili, že je pružný, dobrý izolant, snese teploty vyšší než 200 °C a bylo to o tloušťce listu papíru, dobré vlastnosti pro obvodový substrát.
Potahy umožňují použití běžných technik elektronického zpracování, včetně fyzikálního napařování a laserového vzorování, k získání elektronických stop s vodivostí až 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Pružné, přizpůsobivé elektronické povrchy Mycelium vydrží více než 2000 3,8 cyklů ohybu a lze je několikrát ohnout s mírným zvýšením síly. Ukazujeme, že myceliové baterie mají kapacitu až ~2 mAh cm-XNUMX, které se používají k napájení autonomních snímacích zařízení, včetně modulu Bluetooth a senzoru přiblížení a vlhkosti.
Pokud je uchováván mimo vlhkost a UV záření, kůže by pravděpodobně vydržela stovky let a proto by bylo ideální pro životnost elektronického zařízení. Je důležité poznamenat, že také v půdě se může rozložit asi za dva týdny, díky čemuž je snadno recyklovatelný.
O procesu je zmíněno, že integrované obvody (IC) tvoří většinu celkové hmotnosti desek plošných spojů (PCB), kvůli vysoké hustotě použitých kovů, ale je obtížné vyrobit jejich biologicky odbouratelné verze.
Běžné desky plošných spojů pro mobilní telefony jsou například složeny z 63 % hmotnosti kovů, 24 % hmotnosti keramiky a 13 % hmotnosti polymerů.
Co se týče designové části, je zmíněno následující:
(A) Fotografie senzorové desky obsahující dvoučlánkovou myceliovou baterii, modul Bluetooth a impedanční senzor s interdigitální elektrodovou strukturou.
(B) Impedanční odezva snímače je vysoce závislá na relativní vlhkosti prostředí.
(C) Upravená kapacita a odpor struktury interdigitálního senzoru jako funkce frekvence
(D) Blokové schéma senzorové desky generující a přenášející data do externího PC během bezdrátových experimentů.
(E) Prst, který se přiblíží k senzoru, způsobí jasné změny v kapacitě senzoru.
(F) Odezva kapacity snímače na opakované přiblížení prstů v (E)
(G) Sání na desce senzoru způsobuje jasně zjistitelné změny vlhkosti.
(H) Odezva kapacity na změny vlhkosti v (G)
(I) K aerobnímu rozkladu substrátů MycelioTronic PCB dochází během 2 týdnů v kompostovací půdě.
(J) Hmotnostní procento rozkládajícího se substrátu PCB uvedeného v (I) měřeno po dobu 11 dnů
publikované dílo na biologicky odbouratelné integrované obvody je založen na biomase a rostlinných materiálech, výsledkem je zcela přechodná elektronická konfigurace, která zahrnuje rozložitelné obvodové prvky.
Výzkumníci získali soudržné kovové filmy na sklizených slupkách s povrchovou drsností Rrms 7,5 ± 1,8 μm fyzikální depozicí během odpařování, což umožňuje následné zpracování obvodů.
Následně se získají filmy s reprodukovatelnou kontinuitou nanesením 400 nm mědi jako vodivé hmoty s předdepozicí 3 nm chrómu pro lepší adhezi. Dále zlepšují vodivost nanesením další vrstvy zlata o tloušťce 50 nm na počáteční vrstvu mědi.
S těmito nedávnými pokroky založenými na houbách se mohou biologicky rozložitelné slupky mycelia objevit jako třída udržitelných alternativních materiálů pro zelenou elektronickou budoucnost a poskytnout další impuls směrem k udržitelným bateriím a elektronice.
Konečně pokud máte zájem o tom vědět více, můžete zkontrolovat podrobnosti v následující odkaz.