Tehke ettepanek kasutada säästva elektroonika jaoks seeneniidistiku nahka
Austria Linzis asuva Johannes Kepleri ülikooli teadlased on loonud uut tüüpi biolaguneva elektroonika, mida nad kutsuvad MycelioTronicsiks. Ja sellel on suur potentsiaal vähendada e-jäätmeid, mis vaevavad igasugust riistvara.
Uus kontseptsioon põhineb seenenahkade kasvatamisel ja töötlemisel biolaguneva substraadi materjalina rohelise elektroonika jaoks.
ja on mise praegu kõik elektroonilised vooluringid, mis on valmistatud juhtivatest metallidest, need peavad toetuma isoleerivale ja jahutavale alusele, mida nimetatakse substraadiks. Peaaegu kõigis arvutikiipides on see substraat valmistatud mittetaaskasutatavatest plastpolümeeridest, mis sageli kasutusaja lõpus ära visata kiibist
See aitab kaasa 50 miljonile tonnile e-jäätmetele, mis toodetakse igal aastal. Funktsioonivõrgu suurepärane termiline stabiilsus ja elektriliselt isoleeriv olemus muudavad mütseeli naha elektroonikalülituste jaoks väga sobivaks biolagunevaks substraadiks.
"Substraati ennast on kõige raskem taaskasutada," ütleb Martin Kaltenbrunner Johannes Kepleri ülikoolist Linzis, Saksamaal. "See on ka kõige elektroonika ja see on madalaima väärtusega, nii et kui teil on mõni kiip, millel on tõesti palju väärtust, võiksite need taaskasutada. »
Teadlased on alternatiivse biolaguneva substraadimaterjalina kasvatanud ja töödelnud seeneniidistiku nahku.
"Nahk" põhineb seenel, mis kasvab looduslikult surnud lehtpuul pehmes parasvöötmes. Neil on kõrge termiline stabiilsus ja painduv kuju, mis võimaldab elektroonikakomponentide jootmist ja hõlbustab elektrooniliste andurite plaatide valmistamist. Lisaks peavad need vastu rohkem kui 2000 painutustsüklile.
Mütseeli saab kasutada isegi madala energiatarbega akudes. Teadlased leidsid, et seeneniidistiku patareid võivad toita autonoomseid anduriseadmeid, sealhulgas Bluetooth-moodulit ning lähedus- ja niiskusandurit. See on oluline samm jätkusuutlikkuse poole.
Mainitakse, et teistel teadlaste poolt testitud seentel nahk ei kasvanud. Kui nad naha ekstraheerisid ja kuivatasid, leidsid nad, et see on paindlik, hea isolaator, talub üle 200 °C temperatuuri ja see oli umbes paberilehe paksus, head omadused vooluringi substraadi jaoks.
Nahad võimaldavad kasutada tavalisi elektroonilisi töötlemismeetodeid, sealhulgas füüsilist aurustamise-sadestamise ja lasermustrite loomist, et saada elektroonilisi jälgi juhtivusega kuni 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Mütseeli painduvad, vastavad elektroonilised kestad peavad vastu üle 2000 paindumistsükli ja neid saab mõõduka jõu suurendamisega mitu korda painutada. Näitame, et seeneniidistiku akude võimsus on kuni ~ 3,8 mAh cm-2, mida kasutatakse autonoomsete sensorseadmete, sealhulgas Bluetooth-mooduli ning lähedus- ja niiskusanduri toiteks.
Kui seda hoitakse eemal niiskuse ja UV-kiirte eest, võib nahk tõenäoliselt vastu pidada sadu aastaid ja seetõttu sobiks ideaalselt elektroonikaseadme eluea jooksul. Oluline on märkida ka seda see võib mullas laguneda umbes kahe nädalaga, mis muudab selle kergesti taaskasutatavaks.
Protsessi kohta mainitakse, et integraallülitused (IC-d) moodustavad kasutatavate metallide suure tiheduse tõttu suurema osa trükkplaatide (PCB) kogumassist, kuid nendest on raske valmistada biolagunevaid versioone.
Tavalised mobiiltelefonide trükkplaadid koosnevad näiteks 63 massiprotsenti metalle, 24 massiprotsenti keraamikat ja 13 massiprotsenti polümeere.
Disainiosa kohta mainitakse järgmist:
(A) Foto anduriplaadist, mis sisaldab kaheelemendilist mĂĽtseelipatarei, Bluetooth-moodulit ja interdigitaalse elektroodi struktuuriga impedantsiandurit.
(B) Anduri impedantsi reaktsioon sõltub suuresti keskkonna suhtelisest niiskusest.
(C) Interdigitaalse anduri struktuuri reguleeritud võimsus ja takistus sageduse funktsioonina
(D) Anduriplaadi plokkskeem, mis genereerib ja edastab andmeid välisele arvutile traadita katsete ajal.
(E) Andurile lähenev sõrm põhjustab anduri mahtuvuses selgeid muutusi.
(F) Anduri mahtuvuse reaktsioon sõrmede korduvale lähenemisele punktis (E)
(G) Anduriplaadi imemine põhjustab selgelt tuvastatavaid niiskuse muutusi.
(H) mahtuvuse reaktsioon niiskuse muutustele (G)
(I) MycelioTronic PCB substraatide aeroobne lagunemine toimub kompostimispinnases 2 nädala jooksul.
(J) Punktis (I) näidatud laguneva PCB substraadi massiprotsent, mõõdetuna 11 päeva jooksul
avaldatud teos biolagunevatel integraallülitustel põhineb biomassil ja taimsel materjalil, mille tulemuseks on täielikult mööduv elektrooniline konfiguratsioon, mis sisaldab lagunevaid skeemielemente.
Uurijad said aurustamise ajal füüsilise sadestamise teel koristatud nahkadele ühtsed metallkiled, mille pinnakaredus Rrms oli 7,5 ± 1,8 μm, võimaldades vooluahela järeltöötlust.
Seejärel saadakse reprodutseeritava järjepidevusega kiled, sadestades juhtiva massina 400 nm vaske, parema nakkuvuse tagamiseks lisades eelnevalt 3 nm kroomi. Need parandavad veelgi juhtivust, sadestades esialgse vasekihi peale täiendava 50 nm paksuse kullakihi.
Nende hiljutiste seenepõhiste edusammudega võivad biolagunevad seeneniidistiku nahad kujuneda jätkusuutlike alternatiivsete materjalide klassiks rohelise elektroonika tuleviku jaoks ning anda täiendava tõuke säästvate akude ja elektroonika suunas.
Lõpuks kui olete huvitatud sellest rohkem teada saama, saate üksikasju vaadata järgmine link.