Ierosināt ilgtspējīgai elektronikai izmantot sēnīšu micēlija ādu
Pētnieki Johannes Keplera universitātē Lincā, Austrijā, ir radījuši jauna veida bioloģiski noārdāmu elektroniku, ko viņi sauc par MycelioTronics. Un tam ir liels potenciāls samazināt elektronisko atkritumu daudzumu, kas nomoka visu veidu aparatūru.
Jaunais koncepcija ir balstīta uz sēnīšu ādu kultivēšanu un apstrādi kā bioloģiski noārdāms substrāta materiāls zaļajai elektronikai.
un ir kase šobrīd visas elektroniskās shēmas, kas izgatavotas no vadošiem metāliem, tiem jābalstās uz izolējošas un dzesēšanas pamatnes, ko sauc par substrātu. Gandrīz visās datoru mikroshēmās šis substrāts ir izgatavots no nepārstrādājamiem plastmasas polimēriem, kas bieži vien lietderīgās lietošanas laika beigās izmests no mikroshēmas
Tas veicina 50 miljonus tonnu e-atkritumu, kas tiek saražoti katru gadu. Funkciju tīkla lieliskā termiskā stabilitāte un elektriski izolējošais raksturs padara micēlija ādu par ļoti piemērotu bioloģiski noārdāmu substrātu elektroniskajām shēmām.
"Pašu substrātu ir visgrūtāk pārstrādāt," saka Martins Kaltenbrunners no Johannesa Keplera universitātes Lincā, Vācijā. “Tā ir arī visvairāk elektronikas un tā ir viszemākā vērtība, tādēļ, ja jums ir dažas mikroshēmas, kurām patiešām ir liela vērtība, iespējams, vēlēsities tās pārstrādāt. »
Pētnieki ir izaudzējuši un apstrādājuši sēnīšu micēlija ādas kā alternatīvu bioloģiski noārdāmu substrāta materiālu.
"Ādas" pamatā ir sēne, kas dabiski aug uz miruša cietkoksnes maigā mērenā klimatā. Tiem ir augsta termiskā stabilitāte un elastīga forma, kas ļauj lodēt elektroniskās sastāvdaļas un atvieglo elektronisko sensoru paneļu izgatavošanu. Turklāt tie var izturēt vairāk nekā 2000 lieces ciklus.
Micēliju var izmantot pat zema patēriņa akumulatoros. Pētnieki atklāja, ka micēlija baterijas var darbināt autonomas sensora ierīces, tostarp Bluetooth moduli un tuvuma un mitruma sensoru. Tas ir svarīgs solis ilgtspējībai.
Tiek minēts, ka pārējām pētnieku pārbaudītajām sēnēm āda nav izaugusi. Kad viņi ekstrahēja un žāvē ādu, viņi atklāja, ka tas ir elastīgs, labs izolators, var izturēt temperatūru, kas pārsniedz 200 °C un tas bija apmēram papīra loksnes biezumā, labas īpašības ķēdes substrātam.
Apvalki ļauj izmantot parastās elektroniskās apstrādes metodes, tostarp fizisko tvaiku pārklāšanu un lāzera modelēšanu, lai iegūtu elektroniskas pēdas ar vadītspēju līdz 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Micēlija elastīgās, atbilstošās elektroniskās ādas iztur vairāk nekā 2000 elastības ciklus, un tās var vairākas reizes saliekt ar mērenu spēka palielinājumu. Mēs demonstrējam, ka micēlija akumulatoru jauda ir līdz ~ 3,8 mAh cm-2, ko izmanto, lai darbinātu autonomas sensora ierīces, tostarp Bluetooth moduli un tuvuma un mitruma sensoru.
Ja tas tiek turēts prom no mitruma un UV stariem, āda, iespējams, varētu izturēt simtiem gadu un tāpēc būtu ideāli piemērots elektroniskās ierīces mūžam. Ir svarīgi atzīmēt arī to tas var sadalīties augsnē apmēram divu nedēļu laikā, kas padara to viegli pārstrādājamu.
Par procesu tiek minēts, ka integrētās shēmas (IC) veido lielāko daļu no kopējās iespiedshēmu plates (PCB) masas izmantoto metālu lielā blīvuma dēļ, taču ir grūti izgatavot no tām bioloģiski noārdāmas versijas.
Parastās mobilo tālruņu iespiedshēmu plates, piemēram, sastāv no 63 svara% metālu, 24% no keramikas un 13% no polimēriem.
Attiecībā uz dizaina daļu tiek minēts:
(A) Sensora plates fotoattēls, kurā ir divu šūnu micēlija akumulators, Bluetooth modulis un pretestības sensors ar starppirkstu elektrodu struktūru.
(B) Sensora pretestības reakcija ir ļoti atkarīga no apkārtējās vides relatīvā mitruma.
(C) Pielāgota starppirkstu sensora struktūras jauda un pretestība kā frekvences funkcija
(D) Sensoru plates blokshēma, kas ģenerē un pārsūta datus uz ārēju datoru bezvadu eksperimentu laikā.
(E) Pirksts, kas tuvojas sensoram, rada skaidras izmaiņas sensora kapacitātē.
(F) Sensora kapacitātes reakcija uz atkārtotu pirkstu tuvošanos (E)
(G) Sensora plāksnes sūkšana izraisa skaidri nosakāmas mitruma izmaiņas.
(H) kapacitātes reakcija uz mitruma izmaiņām (G)
(I) MycelioTronic PCB substrātu aerobā sadalīšanās kompostēšanas augsnē notiek 2 nedēļu laikā.
(J) Bojājošā PCB substrāta masas procents, kas parādīts (I), mērīts 11 dienu laikā
publicēts darbs uz bioloģiski noārdāmām integrālajām shēmām pamatā ir biomasa un augu materiāli, kā rezultātā tiek iegūta pilnīgi pārejoša elektroniska konfigurācija, kas ietver noārdāmus ķēdes elementus.
Pētnieki ieguva kohēzijas metāla plēves uz novāktajām ādām ar virsmas raupjumu Rrms 7,5, 1,8 ± XNUMX, XNUMX μm ar fizisku nogulsnēšanos iztvaikošanas laikā, ļaujot apstrādāt ķēdes pēcapstrādi.
Pēc tam plēves ar atkārtojamu nepārtrauktību iegūst, uzklājot 400 nm vara kā vadošu masu, labākai adhēzijai iepriekš uzklājot 3 nm hromu. Tie vēl vairāk uzlabo vadītspēju, uzklājot papildu 50 nm biezu zelta slāni virs sākotnējā vara slāņa.
Pateicoties šiem nesenajiem sasniegumiem, kuru pamatā ir sēnes, bioloģiski noārdāmās micēlija ādas var kļūt par ilgtspējīgu alternatīvu materiālu klase zaļai elektroniskai nākotnei un sniegt turpmāku impulsu ilgtspējīgu akumulatoru un elektronikas attīstībai.
Beidzot ja jūs interesē uzzināt vairāk par to, sīkāku informāciju varat pārbaudīt šī saite.