Javasoljuk a gombás micélium bőr használatát a fenntartható elektronika érdekében
Az ausztriai linzi Johannes Kepler Egyetem kutatói új típusú biológiailag lebomló elektronikát hoztak létre, amelyet MycelioTronicsnak hívnak. És nagy lehetőségek rejlenek az e-hulladék csökkentésében, amely mindenféle hardvert sújt.
Az új A koncepció egy gomba bőrének termesztésén és feldolgozásán alapul biológiailag lebomló hordozóanyagként zöld elektronikához.
és mi vane jelenleg minden elektromos áramkör, amely vezető fémekből készül, szubsztrátumnak nevezett szigetelő és hűtő alapra kell támaszkodniuk. Szinte minden számítógépes chipben ez a hordozó nem újrahasznosítható műanyag polimerekből készül, amelyek gyakran a hasznos élettartam végén eldobják egy chipből
Ez hozzájárul az évente keletkező 50 millió tonna e-hulladékhoz. A jellemzőhálózat kiváló hőstabilitása és elektromosan szigetelő jellege a micéliumbőrt kiválóan alkalmas biológiailag lebomló szubsztrátummá teszi az elektronikus áramkörök számára.
„Maga a szubsztrátum a legnehezebben újrahasznosítható” – mondja Martin Kaltenbrunner, a németországi linzi Johannes Kepler Egyetem munkatársa. „Ez egyben a legtöbb elektronikai elem, és ez a legalacsonyabb értékű, így ha van néhány chipje, amelyek valóban nagyon értékesek, érdemes újrahasznosítani őket. »
A kutatók gombás micélium bőrt termesztettek és dolgoztak fel alternatív biológiailag lebomló szubsztrát anyagként.
A "bőr" alapja egy gomba, amely enyhe mérsékelt éghajlaton, elhalt keményfán növekszik. Nagy hőstabilitásúak és rugalmas formájúak, ami lehetővé teszi az elektronikus alkatrészek forrasztását és megkönnyíti az elektronikus érzékelőlapok gyártását. Ezen kívül több mint 2000 hajlítási ciklust is kibírnak.
A micélium alacsony fogyasztású akkumulátorokban is használható. A kutatók azt találták, hogy a micéliumelemek képesek autonóm érzékelő eszközöket táplálni, beleértve a Bluetooth modult, valamint a közelség- és páratartalom-érzékelőt. Ez egy fontos lépés a fenntarthatóság szempontjából.
Megemlítik, hogy a kutatók által tesztelt többi gombán nem nőtt a bőr. Amikor kivonták és megszárították a bőrt, azt találták, hogy rugalmas, jó szigetelő, 200 °C-ot meghaladó hőmérsékletet is bír. és körülbelül egy papírlap vastagsága volt, jó tulajdonságok áramköri hordozóhoz.
A héjak lehetővé teszik a közönséges elektronikus feldolgozási technikák használatát, beleértve a fizikai gőzleválasztást és a lézermintázást, hogy 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1 vezetőképességű elektronikus nyomokat kapjanak. A micélium rugalmas, megfelelő elektronikus héjai több mint 2000 hajlítási ciklust bírnak, és többször is hajlíthatók, mérsékelt erőnövekedéssel. Bemutatjuk, hogy a micélium akkumulátorok kapacitása akár ~3,8 mAh cm-2 is lehet, amelyeket autonóm érzékelő eszközök táplálására használnak, beleértve a Bluetooth modult, valamint a közelség- és páratartalom-érzékelőt.
Ha nedvességtől és UV-sugárzástól távol tartják, a bőr valószínűleg több száz évig is kitarthat és ezért tökéletes lenne egy elektronikus eszköz élettartamára. Ezt is fontos megjegyezni körülbelül két hét alatt lebomlik a talajban, ami könnyen újrahasznosíthatóvá teszi.
Az eljárással kapcsolatban megemlítik, hogy a nyomtatott áramköri lapok (PCB-k) össztömegének nagy részét az integrált áramkörök (IC-k) teszik ki, a felhasznált fémek nagy sűrűsége miatt, de nehéz belőlük biológiailag lebomló változatokat készíteni.
A hagyományos mobiltelefon nyomtatott áramköri lapok például 63 tömeg% fémből, 24 tömeg% kerámiából és 13 tömeg% polimerből állnak.
A tervezési résszel kapcsolatban a következőket említjük:
(A) Fénykép egy kétcellás micéliumelemet, Bluetooth-modult és egy interdigitális elektródaszerkezetű impedancia-érzékelőt tartalmazó érzékelőlapról.
(B) Az érzékelő impedanciaválasza nagymértékben függ a környezet relatív páratartalmától.
(C) Az interdigitális érzékelő szerkezetének beállított kapacitása és ellenállása a frekvencia függvényében
(D) Az érzékelőkártya blokkvázlata, amely adatokat generál és továbbít egy külső számítógépre a vezeték nélküli kísérletek során.
(E) Az érzékelőhöz közelítő ujj egyértelmű változásokat idéz elő az érzékelő kapacitásában.
(F) Az érzékelő kapacitásának válasza az ujjak ismételt közeledésére az (E) pontban
(G) Az érzékelőlapon történő szívás egyértelműen érzékelhető páratartalom-változást okoz.
(H) A kapacitás válasza a páratartalom változásaira (G)
(I) A MycelioTronic PCB szubsztrátok aerob bomlása 2 héten belül megtörténik a komposztáló talajban.
(J) A bomló PCB-szubsztrát tömegszázaléka az (I)-ben, 11 napon keresztül mérve
megjelent munkája biológiailag lebomló integrált áramkörökön biomasszán és növényi anyagokon alapul, teljesen tranziens elektronikus konfigurációt eredményezve, amely lebomló áramköri elemeket tartalmaz.
A kutatók 7,5 ± 1,8 μm Rrms felületi érdességű kohéziós fémes filmeket kaptak a betakarított héjakon a párologtatás során végzett fizikai leválasztással, lehetővé téve az áramkör utófeldolgozását.
Ezt követően reprodukálható folytonosságú filmeket kapunk úgy, hogy 400 nm-es rézt vezetünk le vezető tömegként, és 3 nm-es krómot helyezünk fel a jobb tapadás érdekében. Tovább javítják a vezetőképességet azáltal, hogy további 50 nm vastag aranyréteget helyeznek el a kezdeti rézréteg tetején.
Ezekkel a közelmúltbeli gombaalapú fejlesztésekkel a biológiailag lebomló micéliumhéjak a fenntartható alternatív anyagok osztályává válhatnak a zöld elektronikai jövő számára, és további lendületet adnak a fenntartható akkumulátorok és elektronikák felé.
Végül ha érdekel, hogy többet tudjon meg róla, ellenőrizheti a részleteket a következő link.