Predložiti korištenje kože gljivičnog micelija za održivu elektroniku
Istraživači sa Sveučilišta Johannes Kepler u Linzu u Austriji stvorili su novu vrstu biorazgradive elektronike koju su nazvali MycelioTronics. I ima veliki potencijal za smanjenje e-otpada koji muči hardver svih vrsta.
Novo Koncept se temelji na uzgoju i obradi kože od gljive kao biorazgradivi supstratni materijal za zelenu elektroniku.
i što jee trenutno svi elektronički sklopovi, koji su izrađeni od vodljivih metala, moraju se oslanjati na izolacijsku i rashladnu podlogu koja se naziva supstrat. U gotovo svim računalnim čipovima ovaj je supstrat izrađen od plastičnih polimera koji se ne mogu reciklirati, što često odbačen na kraju korisnog vijeka od čipa
To pridonosi 50 milijuna tona e-otpada koji se proizvede svake godine. Izvrsna toplinska stabilnost i električki izolacijska priroda mreže značajki čine kožu micelija vrlo prikladnim biorazgradivim supstratom za elektroničke sklopove.
“Samu supstrat je najteže reciklirati,” kaže Martin Kaltenbrunner sa Sveučilišta Johannes Kepler u Linzu, Njemačka. “Također ima najviše elektronike i najniže je vrijednosti, pa ako imate neke čipove koji stvarno imaju veliku vrijednost, možda biste ih željeli reciklirati. »
Istraživači su uzgojili i obradili kožu gljivičnog micelija kao alternativni biorazgradivi supstratni materijal.
"Koža" se temelji na gljivici koja prirodno raste na mrtvom tvrdom drvetu u blagoj umjerenoj klimi. Imaju visoku toplinsku stabilnost i fleksibilan oblik, što omogućuje lemljenje elektroničkih komponenti i olakšava izradu elektroničkih senzorskih ploča. Osim toga, mogu izdržati više od 2000 ciklusa savijanja.
Micelij se može koristiti čak iu baterijama niske potrošnje. Istraživači su otkrili da baterije micelija mogu napajati autonomne senzorske uređaje, uključujući Bluetooth modul i senzor blizine i vlažnosti. Ovo je važan korak za održivost.
Spominje se da kožica nije izrasla na drugim gljivama koje su istraživači testirali. Kad su izvadili i osušili kožu, otkrili su da je fleksibilan, dobar izolator, može izdržati temperature više od 200 °C a radilo se o debljini lista papira, dobrih svojstava za podlogu sklopa.
Pokrivači omogućuju upotrebu uobičajenih tehnika elektroničke obrade, uključujući fizičko taloženje parom i lasersko oblikovanje uzoraka, za dobivanje elektroničkih tragova s vodljivošću do 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Fleksibilne, usklađene elektroničke obloge micelija izdržavaju više od 2000 ciklusa savijanja i mogu se savijati više puta uz umjereno povećanje sile. Pokazujemo da baterije micelija imaju kapacitet do ~3,8 mAh cm-2 koji se koriste za napajanje autonomnih senzorskih uređaja, uključujući Bluetooth modul i senzor blizine i vlažnosti.
Ako se drži dalje od vlage i UV zraka, koža bi vjerojatno mogla trajati stotinama godina i stoga bi bio savršen za vijek trajanja elektroničkog uređaja. Važno je napomenuti da također može se razgraditi u tlu za otprilike dva tjedna, što ga čini lako reciklirajućim.
O procesu se spominje da integrirani krugovi (IC) čine većinu ukupne mase tiskanih ploča (PCB), zbog velike gustoće korištenih metala, ali je teško napraviti njihove biorazgradive verzije.
Konvencionalne tiskane ploče mobilnih telefona, na primjer, sastoje se od 63% težine metala, 24% težine keramike i 13% težine polimera.
Što se tiče dizajnerskog dijela, spominje se sljedeće:
(A) Fotografija senzorske ploče koja se sastoji od micelijske baterije s dvije ćelije, Bluetooth modula i senzora impedancije sa strukturom interdigitalne elektrode.
(B) Odziv impedancije senzora jako ovisi o relativnoj vlažnosti okoliša.
(C) Prilagođeni kapacitet i otpor strukture interdigitalnog senzora kao funkcija frekvencije
(D) Blok dijagram senzorske ploče koja generira i prenosi podatke na vanjsko računalo tijekom bežičnih eksperimenata.
(E) Prst koji se približava senzoru proizvodi jasne promjene u kapacitetu senzora.
(F) Odziv kapacitivnosti senzora na opetovano približavanje prstiju u (E)
(G) Usisavanje na senzorskoj ploči uzrokuje jasno vidljive promjene vlažnosti.
(H) Odziv kapacitivnosti na promjene vlažnosti u (G)
(I) Aerobna razgradnja MycelioTronic PCB supstrata događa se unutar 2 tjedna u tlu za kompostiranje.
(J) Maseni postotak raspadajućeg PCB supstrata prikazanog u (I) mjeren tijekom 11 dana
objavljeno djelo na biorazgradivim integriranim krugovima temelji se na biomasi i biljnom materijalu, što rezultira potpuno prolaznom elektroničkom konfiguracijom koja uključuje razgradive elemente sklopa.
Istraživači su dobili kohezivne metalne filmove na ubranim kožicama s površinskom hrapavošću Rrms od 7,5 ± 1,8 μm fizičkim taloženjem tijekom isparavanja, što je omogućilo naknadnu obradu strujnog kruga.
Naknadno se dobivaju filmovi s ponovljivim kontinuitetom taloženjem 400 nm bakra kao vodljive mase, s prethodnim taloženjem od 3 nm kroma za bolje prianjanje. Oni dodatno poboljšavaju vodljivost taloženjem dodatnog sloja zlata debljine 50 nm na početni sloj bakra.
S ovim nedavnim dostignućima koja se temelje na gljivama, biorazgradive opne od micelija mogu se pojaviti kao klasa održivih alternativnih materijala za zelenu elektroničku budućnost i dati daljnji zamah prema održivim baterijama i elektronici.
Konačno ako vas zanima više o tome, detalje možete provjeriti u sljedeći link.