지속 가능한 전자 장치를 위한 곰팡이 균사체 피부 사용 제안
오스트리아 Linz에 있는 Johannes Kepler University의 연구원들은 MycelioTronics라고 하는 새로운 유형의 생분해성 전자 장치를 만들었습니다. 그리고 모든 종류의 하드웨어를 괴롭히는 전자 폐기물을 줄일 수 있는 큰 잠재력이 있습니다.
새로운 개념은 곰팡이에서 피부를 배양하고 처리하는 것을 기반으로 합니다. 생분해성 기질 재료로 친환경 전자제품용.
그리고 무엇입니까e 현재 전도성 금속으로 만들어진 모든 전자 회로는 기판이라고 하는 절연 및 냉각 기반 위에 있어야 합니다. 거의 모든 컴퓨터 칩에서 이 기판은 재활용이 불가능한 플라스틱 폴리머로 만들어집니다. 사용 수명이 끝나면 폐기됨 칩의
이는 매년 생산되는 50천만 톤의 전자 폐기물에 기여합니다. 기능 네트워크의 뛰어난 열 안정성과 전기 절연 특성으로 인해 균사체 피부는 전자 회로에 매우 적합한 생분해성 기질이 됩니다.
독일 Linz에 있는 Johannes Kepler University의 Martin Kaltenbrunner는 "기판 자체가 재활용하기 가장 어렵습니다."라고 말합니다. “또한 가장 전자제품이고 가장 가치가 낮기 때문에 정말 가치가 높은 칩이 있다면 재활용하고 싶을 수도 있습니다. »
연구자들은 대안적인 생분해성 기질 물질로서 곰팡이 균사체 껍질을 성장시키고 처리했습니다.
"피부"는 온화한 온대 기후에서 죽은 활엽수에서 자연적으로 자라는 곰팡이를 기반으로 합니다. 열 안정성이 높고 모양이 유연하여 전자 부품의 납땜이 가능하고 전자 센서 기판의 제조가 용이합니다. 또한 2000번 이상의 굽힘 주기를 견딜 수 있습니다.
저소비 전지에서도 균사체를 사용할 수 있습니다. 연구원들은 균사체 배터리가 블루투스 모듈과 근접 및 습도 센서를 포함한 자율 감지 장치에 전원을 공급할 수 있음을 발견했습니다. 이는 지속 가능성을 위한 중요한 단계입니다.
연구진이 실험한 다른 버섯에서는 껍질이 자라지 않았다고 한다. 그들이 피부를 추출하고 건조했을 때, 그들은 유연하고 우수한 절연체이며 200 ° C 이상의 온도를 견딜 수 있음을 발견했습니다. 종이 한장 정도의 두께로 회로기판으로서 좋은 특성을 가지고 있었습니다.
이 스킨은 물리적 기상 증착 및 레이저 패터닝을 포함한 일반적인 전자 처리 기술을 사용하여 최대 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1의 전도성을 가진 전자 트레이스를 얻을 수 있습니다. 균사체의 유연하고 순응적인 전자 스킨은 2000회 이상의 플렉스 사이클을 견디며 적당한 힘으로 여러 번 구부릴 수 있습니다. 우리는 균사체 배터리가 블루투스 모듈과 근접 및 습도 센서를 포함한 자율 감지 장치에 전원을 공급하는 데 사용되는 최대 ~3,8mAh cm-2의 용량을 가지고 있음을 보여줍니다.
습기와 자외선을 피해 보관하면, 피부는 아마도 수백 년 동안 지속될 수 있습니다 따라서 전자 장치의 수명에 완벽합니다. 또한 다음 사항에 유의하는 것이 중요합니다. 약 XNUMX주 안에 토양에서 분해될 수 있으며, 쉽게 재활용 할 수 있습니다.
공정에 관해서는 집적 회로(IC)가 인쇄 회로 기판(PCB)의 전체 질량의 대부분을 차지한다고 언급되는데, 사용되는 금속의 밀도가 높기 때문에 생분해성 버전을 만드는 것은 어렵습니다.
예를 들어, 기존의 휴대폰 인쇄 회로 기판은 금속 63중량%, 세라믹 24중량%, 폴리머 13중량%로 구성됩니다.
디자인 부분에 대해서는 다음과 같이 언급됩니다.
(A) XNUMX셀 균사체 배터리, 블루투스 모듈, 인터디지털 전극 구조의 임피던스 센서로 구성된 센서 기판의 사진.
(B) 센서의 임피던스 응답은 환경의 상대 습도에 크게 의존합니다.
(C) 주파수에 따른 인터디지털 센서 구조의 조정된 용량 및 저항
(D) 무선 실험 중에 데이터를 생성하고 외부 PC로 전송하는 센서 보드의 블록 다이어그램.
(E) 센서에 접근하는 손가락은 센서의 커패시턴스에 명확한 변화를 생성합니다.
(F) (E)에서 손가락의 반복 접근에 대한 센서 커패시턴스의 응답
(G) 센서 플레이트의 흡입으로 명확하게 감지할 수 있는 습도 변화가 발생합니다.
(H) (G)의 습도 변화에 대한 정전 용량의 응답
(I) MycelioTronic PCB 기판의 호기성 분해는 퇴비화 토양에서 2주 이내에 발생합니다.
(J) 11일 동안 측정된 (I)에 표시된 썩어가는 PCB 기판의 질량 백분율
출판된 작품 생분해성 집적 회로 바이오매스 및 식물 재료를 기반으로 하며, 그 결과 분해 가능한 회로 요소를 포함하는 완전히 일시적인 전자 구성이 생성됩니다.
연구자들은 증발 동안 물리적 증착에 의해 7,5 ± 1,8 μm의 표면 거칠기 Rrms를 가진 수확된 스킨에서 점착성 금속 필름을 얻어 회로의 후처리를 허용했습니다.
그 후, 더 나은 접착을 위해 400nm의 크롬을 사전 증착하여 전도체로서 3nm의 구리를 증착하여 재현 가능한 연속성을 갖는 필름을 얻습니다. 그들은 초기 구리 층 위에 추가로 50nm 두께의 금 층을 증착하여 전도성을 더욱 향상시킵니다.
이러한 최근의 버섯 기반 발전으로 생분해성 균사체 스킨은 녹색 전자 미래를 위한 지속 가능한 대체 재료로 부상할 수 있으며 지속 가능한 배터리 및 전자 제품에 대한 추가 추진력을 제공할 수 있습니다.
최종적으로 그것에 대해 더 많이 알고 싶다면에서 세부 정보를 확인할 수 있습니다. 다음 링크.