Cadangkan penggunaan kulit miselium kulat untuk elektronik yang mampan
Penyelidik di Universiti Johannes Kepler di Linz, Austria telah mencipta jenis elektronik terbiodegradasi baharu yang mereka panggil MycelioTronics. Dan ia mempunyai potensi besar untuk mengurangkan sisa elektronik yang melanda semua jenis perkakasan.
Baru konsep adalah berdasarkan penanaman dan pemprosesan kulit kulat sebagai bahan substrat terbiodegradasi untuk elektronik hijau.
dan adalah apae Pada masa ini semua litar elektronik, yang diperbuat daripada logam konduktif, mereka mesti terletak pada tapak penebat dan penyejukan yang dipanggil substrat. Dalam hampir semua cip komputer, substrat ini diperbuat daripada polimer plastik yang tidak boleh dikitar semula, yang selalunya dibuang pada akhir hayat bergunanya daripada cip.
Ini menyumbang kepada 50 juta tan sisa elektronik yang dihasilkan setiap tahun. Kestabilan haba yang sangat baik dan sifat penebat elektrik rangkaian sifat menjadikan kulit miselia sebagai substrat terbiodegradasi yang sangat sesuai untuk litar elektronik.
"Substrat itu sendiri adalah yang paling sukar untuk dikitar semula," kata Martin Kaltenbrunner dari Universiti Johannes Kepler di Linz, Jerman. “Ia juga sebahagian besar barangan elektronik dan ia adalah nilai terendah, jadi jika anda mempunyai beberapa cip yang benar-benar mempunyai banyak nilai, anda mungkin mahu mengitar semulanya. »
Penyelidik telah menanam dan memproses kulit miselium kulat sebagai bahan substrat biodegradasi alternatif.
"Kulit" adalah berdasarkan kulat yang tumbuh secara semula jadi pada kayu keras mati dalam iklim sederhana sederhana. Mereka mempunyai kestabilan haba yang tinggi dan bentuk yang fleksibel, yang membolehkan pematerian komponen elektronik dan memudahkan pembuatan papan sensor elektronik. Di samping itu, mereka boleh menahan lebih daripada 2000 kitaran lenturan.
Miselium boleh digunakan walaupun dalam penggunaan bateri yang rendah. Para penyelidik mendapati bahawa bateri miselium boleh menggerakkan peranti penderiaan autonomi, termasuk modul Bluetooth dan sensor jarak dan kelembapan. Ini adalah langkah penting untuk kemampanan.
Disebutkan bahawa kulit tidak tumbuh pada kulat lain yang diuji oleh penyelidik. Apabila mereka mengekstrak dan mengeringkan kulit, mereka mendapati ia fleksibel, penebat yang baik, boleh menahan suhu lebih daripada 200 °C dan kira-kira ketebalan sehelai kertas, sifat yang baik untuk substrat litar.
Kulit membenarkan penggunaan teknik pemprosesan elektronik biasa, termasuk pemendapan wap fizikal dan corak laser, untuk mendapatkan jejak elektronik dengan kekonduksian sehingga 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Kulit elektronik miselium yang fleksibel dan konform menahan lebih daripada 2000 kitaran lentur dan boleh dibengkokkan beberapa kali dengan peningkatan daya yang sederhana. Kami menunjukkan bahawa bateri miselium mempunyai kapasiti sehingga ~3,8 mAh cm-2 yang digunakan untuk menggerakkan peranti penderiaan yang berdiri sendiri, termasuk modul Bluetooth dan penderia kelembapan dan kedekatan.
Jika dijauhkan daripada kelembapan dan sinaran UV, kulit mungkin boleh bertahan ratusan tahun dan oleh itu ia sesuai untuk hayat berguna peranti elektronik. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa juga ia boleh reput di dalam tanah dalam masa kira-kira dua minggu, yang menjadikannya mudah dikitar semula.
Mengenai proses itu, disebutkan bahawa litar bersepadu (IC) menyumbang sebahagian besar daripada jumlah jisim papan litar bercetak (PCB), disebabkan oleh ketumpatan tinggi logam yang digunakan, tetapi sukar untuk membuat versi biodegradasinya.
Papan litar bercetak telefon mudah alih konvensional, sebagai contoh, terdiri daripada 63% mengikut berat logam, 24% mengikut berat seramik dan 13% mengikut berat polimer.
Mengenai bahagian reka bentuk, perkara berikut disebutkan:
(A) Gambar papan penderia yang terdiri daripada bateri miselium dua sel, modul Bluetooth dan penderia impedans dengan struktur elektrod interdigital.
(B) Tindak balas impedans penderia sangat bergantung kepada kelembapan relatif persekitaran.
(C) Kapasiti dan rintangan terlaras struktur sensor interdigital sebagai fungsi frekuensi
(D) Gambar rajah blok papan sensor yang menjana dan memindahkan data ke PC luaran semasa eksperimen tanpa wayar.
(E) Jari yang menghampiri penderia menghasilkan perubahan yang jelas dalam kapasitansi penderia.
(F) Tindak balas kapasitans sensor kepada pendekatan jari berulang dalam (E)
(G) Sedutan pada plat sensor menyebabkan perubahan kelembapan yang dapat dikesan dengan jelas.
(H) Tindak balas kemuatan kepada perubahan kelembapan dalam (G)
(I) Penguraian aerobik substrat PCB MycelioTronic berlaku dalam masa 2 minggu dalam tanah pengkomposan.
(J) Peratusan jisim substrat PCB yang mereput ditunjukkan dalam (I) diukur selama 11 hari
karya yang diterbitkan pada litar bersepadu biodegradasi berasaskan biojisim dan bahan tumbuhan, menghasilkan konfigurasi elektronik sementara sepenuhnya yang merangkumi elemen litar boleh terurai.
Para penyelidik memperoleh filem metalik yang padat pada kulit yang dituai dengan kekasaran permukaan Rrms 7,5 ± 1,8 μm dengan pemendapan fizikal semasa pengewapan, membolehkan pasca pemprosesan litar.
Selepas itu, filem dengan kesinambungan boleh dihasilkan semula diperolehi dengan mendepositkan 400 nm kuprum sebagai jisim konduktif, dengan predeposisi 3 nm kromium untuk pematuhan yang lebih baik. Mereka meningkatkan lagi kekonduksian dengan mendepositkan lapisan emas setebal 50nm tambahan di atas lapisan tembaga awal.
Dengan kemajuan berasaskan kulat baru-baru ini, kulit miselium terbiodegradasi mungkin muncul sebagai kelas bahan alternatif yang mampan untuk masa depan elektronik hijau dan memberikan dorongan selanjutnya ke arah bateri dan elektronik yang mampan.
Akhirnya sekiranya anda berminat untuk mengetahui lebih lanjut mengenainya, anda boleh menyemak butiran di pautan berikut.