Usulkan penggunaan kulit miselium jamur untuk elektronik yang berkelanjutan
Para peneliti di Universitas Johannes Kepler di Linz, Austria telah menciptakan tipe baru elektronik biodegradable yang mereka sebut MycelioTronics. Dan itu memiliki potensi besar untuk mengurangi limbah elektronik yang mengganggu semua jenis perangkat keras.
Baru konsep didasarkan pada budidaya dan pengolahan kulit dari jamur sebagai bahan substrat biodegradable untuk elektronik hijau.
dan adalah apae saat ini semua sirkuit elektronik, yang terbuat dari logam konduktif, mereka harus bertumpu pada dasar isolasi dan pendingin yang disebut substrat. Di hampir semua chip komputer, substrat ini terbuat dari polimer plastik yang tidak dapat didaur ulang dibuang pada akhir masa manfaat dari sebuah chip
Ini berkontribusi pada 50 juta ton limbah elektronik yang diproduksi setiap tahun. Stabilitas termal yang sangat baik dan sifat isolasi elektrik dari jaringan fitur membuat kulit miselium menjadi substrat biodegradable yang sangat cocok untuk sirkuit elektronik.
“Substrat itu sendiri adalah yang paling sulit untuk didaur ulang,” kata Martin Kaltenbrunner dari Universitas Johannes Kepler di Linz, Jerman. “Ini juga yang paling elektronik dan nilainya paling rendah, jadi jika Anda memiliki beberapa chip yang benar-benar memiliki banyak nilai, Anda mungkin ingin mendaur ulangnya. »
Para peneliti telah menumbuhkan dan mengolah kulit miselium jamur sebagai bahan substrat biodegradable alternatif.
"Kulit" didasarkan pada jamur yang tumbuh secara alami pada kayu mati di iklim sedang. Mereka memiliki stabilitas termal yang tinggi dan bentuk yang fleksibel, yang memungkinkan penyolderan komponen elektronik dan memfasilitasi pembuatan papan sensor elektronik. Selain itu, mereka dapat menahan lebih dari 2000 siklus tekukan.
Miselium dapat digunakan bahkan dalam baterai dengan konsumsi rendah. Para peneliti menemukan bahwa baterai miselium dapat memberi daya pada perangkat penginderaan otonom, termasuk modul Bluetooth dan sensor kedekatan dan kelembaban. Ini adalah langkah penting untuk keberlanjutan.
Disebutkan bahwa kulit tersebut tidak tumbuh pada jamur lain yang diuji oleh para peneliti. Saat mereka mengekstraksi dan mengeringkan kulitnya, mereka menemukan bahwa itu fleksibel, isolator yang baik, dapat menahan suhu lebih dari 200 °C dan itu tentang ketebalan selembar kertas, sifat yang baik untuk substrat sirkuit.
Kulit memungkinkan penggunaan teknik pemrosesan elektronik umum, termasuk deposisi uap fisik dan pola laser, untuk mendapatkan jejak elektronik dengan konduktivitas hingga 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Kulit elektronik miselium yang fleksibel dan menyesuaikan diri menahan lebih dari 2000 siklus lentur dan dapat ditekuk beberapa kali dengan peningkatan kekuatan sedang. Kami menunjukkan bahwa baterai miselium memiliki kapasitas hingga ~3,8 mAh cm-2 yang digunakan untuk memberi daya pada perangkat penginderaan otonom, termasuk modul Bluetooth dan sensor jarak dan kelembapan.
Jika dijauhkan dari kelembaban dan sinar UV, kulitnya mungkin bisa bertahan ratusan tahun dan karena itu akan sempurna untuk masa pakai perangkat elektronik. Penting untuk dicatat juga itu dapat terurai di tanah dalam waktu sekitar dua minggu, yang membuatnya mudah didaur ulang.
Tentang prosesnya, disebutkan bahwa sirkuit terintegrasi (IC) menyumbang sebagian besar dari total massa papan sirkuit tercetak (PCB), karena kepadatan tinggi dari logam yang digunakan, tetapi sulit untuk membuat versi yang dapat terurai secara hayati.
Papan sirkuit tercetak ponsel konvensional, misalnya, terdiri dari 63% berat logam, 24% berat keramik, dan 13% berat polimer.
Mengenai bagian desain, berikut ini disebutkan:
(A) Foto papan sensor yang terdiri dari baterai miselium dua sel, modul Bluetooth, dan sensor impedansi dengan struktur elektroda interdigital.
(B) Respon impedansi sensor sangat tergantung pada kelembaban relatif lingkungan.
(C) Kapasitas dan resistansi yang disesuaikan dari struktur sensor interdigital sebagai fungsi frekuensi
(D) Diagram blok papan sensor menghasilkan dan mentransfer data ke PC eksternal selama percobaan nirkabel.
(E) Jari yang mendekati sensor menghasilkan perubahan kapasitansi sensor yang jelas.
(F) Respon kapasitansi sensor terhadap pendekatan berulang dari jari-jari di (E)
(G) Hisapan pada pelat sensor menyebabkan perubahan kelembaban yang dapat dideteksi dengan jelas.
(H) Respon kapasitansi terhadap perubahan kelembaban dalam (G)
(I) Dekomposisi aerobik dari substrat PCB MycelioTronic terjadi dalam waktu 2 minggu di tanah pengomposan.
(J) Persentase massa substrat PCB yang membusuk ditunjukkan pada (I) diukur selama 11 hari
karya yang diterbitkan pada sirkuit terpadu biodegradable didasarkan pada biomassa dan bahan tanaman, menghasilkan konfigurasi elektronik yang sepenuhnya transien yang mencakup elemen sirkuit yang dapat terdegradasi.
Para peneliti memperoleh film logam kohesif pada kulit yang dipanen dengan kekasaran permukaan Rrms 7,5 ± 1,8 μm melalui pengendapan fisik selama penguapan, yang memungkinkan pasca-pemrosesan sirkuit.
Selanjutnya, film dengan kontinuitas yang dapat direproduksi diperoleh dengan mendepositkan 400 nm tembaga sebagai massa konduktif, dengan predeposisi kromium 3 nm untuk adhesi yang lebih baik. Mereka lebih lanjut meningkatkan konduktivitas dengan menyimpan lapisan emas setebal 50 nm tambahan di atas lapisan awal tembaga.
Dengan kemajuan berbasis jamur baru-baru ini, kulit miselium yang dapat terurai secara hayati dapat muncul sebagai kelas bahan alternatif yang berkelanjutan untuk masa depan elektronik hijau dan memberikan momentum lebih lanjut menuju baterai dan elektronik yang berkelanjutan.
Akhirnya jika Anda tertarik untuk mengetahui lebih banyak tentangnya, Anda dapat memeriksa detailnya di link berikut.