Hanno progettato un chip ricavato dalla pelle di un fungo che potrebbe essere facilmente riciclato

Pelle di un fungo per l'elettronica sostenibile

Proporre l'uso della pelle di micelio fungino per l'elettronica sostenibile

I ricercatori dell'Università Johannes Kepler di Linz, in Austria, hanno creato un nuovo tipo di elettronica biodegradabile che chiamano MycelioTronics. E ha un grande potenziale per ridurre i rifiuti elettronici che affliggono hardware di ogni tipo.

La nuova il concetto si basa sulla coltivazione e la lavorazione delle pelli di un fungo come materiale di supporto biodegradabile per l'elettronica verde.

ed è cosae attualmente tutti i circuiti elettronici, che sono fatti di metalli conduttivi, devono poggiare su una base isolante e rinfrescante chiamata substrato. In quasi tutti i chip per computer, questo substrato è costituito da polimeri plastici non riciclabili, che spesso dismessi al termine della vita utile di una scheggia

Ciò contribuisce ai 50 milioni di tonnellate di rifiuti elettronici prodotti ogni anno. L'eccellente stabilità termica e la natura elettricamente isolante della rete dei tratti rendono la pelle del micelio un substrato biodegradabile altamente adatto per i circuiti elettronici.

"Il substrato stesso è il più difficile da riciclare", afferma Martin Kaltenbrunner dell'Università Johannes Kepler di Linz, in Germania. “È anche il più elettronico ed è il valore più basso, quindi se hai dei chip che hanno davvero molto valore, potresti volerli riciclare. »

I ricercatori hanno coltivato e lavorato pelli di micelio fungino come materiale di substrato biodegradabile alternativo.

La "pelle" si basa su un fungo che cresce naturalmente sul legno duro morto in climi temperati miti. Hanno un'elevata stabilità termica e una forma flessibile, che consente la saldatura di componenti elettronici e facilita la produzione di schede di sensori elettronici. Inoltre, possono sopportare più di 2000 cicli di piegatura.

Il micelio può essere utilizzato anche in batterie a bassa potenza. I ricercatori hanno scoperto che le batterie al micelio potrebbero alimentare dispositivi di rilevamento autonomi, tra cui un modulo Bluetooth e un sensore di umidità e prossimità. Questo è un passo importante per la sostenibilità.

Si dice che la buccia non sia cresciuta sugli altri funghi testati dai ricercatori. Quando hanno estratto e asciugato la pelle, hanno scoperto che era flessibile, un buon isolante, poteva resistere a temperature superiori a 200 °C ed era all'incirca dello spessore di un foglio di carta, buone proprietà per un substrato di circuito.

Le pelli consentono l'uso di comuni tecniche di elaborazione elettronica, inclusa la deposizione fisica da vapore e il patterning laser, per ottenere tracce elettroniche con conducibilità fino a 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Le pelli elettroniche flessibili e conformi di Mycelium resistono a oltre 2000 cicli di flessione e possono essere piegate più volte con un moderato aumento della forza. Dimostriamo che le batterie al micelio hanno capacità fino a ~ 3,8 mAh cm-2 utilizzate per alimentare dispositivi di rilevamento autonomi, tra cui un modulo Bluetooth e un sensore di prossimità e umidità.

Se viene tenuto lontano dall'umidità e dai raggi UV, la pelle potrebbe probabilmente durare centinaia di anni e quindi sarebbe perfetto per la vita di un dispositivo elettronico. È importante notare anche questo può decomporsi nel terreno in circa due settimane, che lo rende facilmente riciclabile.

Per quanto riguarda il processo, si dice che i circuiti integrati (IC) rappresentano la maggior parte della massa totale dei circuiti stampati (PCB), a causa dell'elevata densità dei metalli utilizzati, ma è difficile realizzarne versioni biodegradabili.

I tradizionali circuiti stampati per telefoni cellulari, ad esempio, sono composti per il 63% in peso da metalli, per il 24% in peso da ceramiche e per il 13% in peso da polimeri.

Per quanto riguarda la parte progettuale si segnala quanto segue:

(A) Fotografia di una scheda sensore comprendente una batteria di micelio a due celle, un modulo Bluetooth e un sensore di impedenza con una struttura di elettrodi interdigitali. 
(B) La risposta dell'impedenza del sensore dipende fortemente dall'umidità relativa dell'ambiente.
(C) Capacità e resistenza regolate della struttura del sensore interdigitale in funzione della frequenza
(D) Schema a blocchi della scheda sensore che genera e trasferisce i dati a un PC esterno durante gli esperimenti wireless.
(E) Un dito che si avvicina al sensore produce chiari cambiamenti nella capacità del sensore. 
(F) Risposta della capacità del sensore all'avvicinamento ripetuto delle dita in (E)
(G) L'aspirazione sulla piastra del sensore provoca cambiamenti di umidità chiaramente rilevabili. 
(H) Risposta della capacità alle variazioni di umidità in (G)
(I) La decomposizione aerobica dei substrati PCB MycelioTronic avviene entro 2 settimane nel terreno di compostaggio. 
(J) Percentuale di massa del substrato PCB in decomposizione mostrato in (I) misurato in 11 giorni

opera pubblicata su circuiti integrati biodegradabili si basa su biomasse e materiali vegetali, risultando in una configurazione elettronica completamente transitoria che include elementi circuitali degradabili.

I ricercatori hanno ottenuto pellicole metalliche coesive sulle pelli raccolte con una rugosità superficiale Rrms di 7,5 ± 1,8 μm mediante deposizione fisica durante la vaporizzazione, consentendo la post-elaborazione dei circuiti.

Successivamente si ottengono film con continuità riproducibile depositando 400 nm di rame come massa conduttiva, con una predeposizione di 3 nm di cromo per una migliore adesione. Migliorano ulteriormente la conducibilità depositando un ulteriore strato di oro spesso 50 nm sopra lo strato iniziale di rame.

Con questi recenti progressi basati sui funghi, le pelli di micelio biodegradabili possono emergere come una classe di materiali alternativi sostenibili per un futuro elettronico verde e fornire ulteriore slancio verso batterie ed elettronica sostenibili.

Infine se sei interessato a saperne di più, puoi controllare i dettagli nel file seguente link


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