Propuneți utilizarea pielii miceliului fungic pentru electronice durabile
Cercetătorii de la Universitatea Johannes Kepler din Linz, Austria, au creat un nou tip de electronică biodegradabilă pe care o numesc MycelioTronics. Și are un mare potențial de a reduce deșeurile electronice care afectează hardware-ul de toate tipurile.
Noul conceptul se bazează pe cultivarea și prelucrarea pielii de la o ciupercă ca material substrat biodegradabil pentru electronice verzi.
și este ceea ceîn prezent, toate circuitele electronice, care sunt realizate din metale conductoare, acestea trebuie să se sprijine pe o bază izolatoare și răcoritoare numită substrat. În aproape toate cipurile de computer, acest substrat este realizat din polimeri plastici nereciclabili, care adesea aruncate la sfârșitul duratei de viață utilă a unui cip
Acest lucru contribuie la cele 50 de milioane de tone de deșeuri electronice care sunt produse în fiecare an. Stabilitatea termică excelentă și natura izolatoare electric a rețelei de caracteristici fac din pielea miceliului un substrat biodegradabil foarte potrivit pentru circuitele electronice.
„Sustratul în sine este cel mai dificil de reciclat”, spune Martin Kaltenbrunner de la Universitatea Johannes Kepler din Linz, Germania. „Este, de asemenea, cea mai mare parte electronică și cea mai mică valoare, așa că, dacă aveți niște cipuri care au într-adevăr multă valoare, s-ar putea să doriți să le reciclați. »
Cercetătorii au crescut și procesat piei de miceliu fungic ca material alternativ biodegradabil.
„Pielea” se bazează pe o ciupercă care crește în mod natural pe lemn de esență tare mort în climatul temperat blând. Au stabilitate termică ridicată și o formă flexibilă, care permite lipirea componentelor electronice și facilitează fabricarea plăcilor cu senzori electronici. În plus, pot rezista la peste 2000 de cicluri de îndoire.
Miceliul poate fi folosit chiar și în baterii cu consum redus. Cercetătorii au descoperit că bateriile cu miceliu ar putea alimenta dispozitive de detectare autonome, inclusiv un modul Bluetooth și un senzor de proximitate și umiditate. Acesta este un pas important pentru durabilitate.
Se mentioneaza ca pielea nu a crescut pe celelalte ciuperci testate de cercetatori. Când au extras și au uscat pielea, au descoperit că era flexibilă, un bun izolator, putea rezista la temperaturi de peste 200 °C și era cam de grosimea unei foi de hârtie, proprietăți bune pentru un substrat de circuit.
Pielele permit utilizarea tehnicilor obișnuite de procesare electronică, inclusiv depunerea fizică în vapori și modelarea cu laser, pentru a obține urme electronice cu conductivitate de până la 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Pielele electronice flexibile și conforme ale Mycelium rezistă la peste 2000 de cicluri de flexibilitate și pot fi îndoite de mai multe ori cu o creștere moderată a forței. Demonstrăm că bateriile cu miceliu au capacități de până la ~3,8 mAh cm-2 care sunt utilizate pentru alimentarea dispozitivelor de detectare autonome, inclusiv un modul Bluetooth și un senzor de proximitate și umiditate.
Dacă este ținut departe de umiditate și razele UV, pielea ar putea dura probabil sute de ani și, prin urmare, ar fi perfect pentru viața unui dispozitiv electronic. Este important să rețineți că, de asemenea se poate descompune în sol în aproximativ două săptămâni, ceea ce îl face ușor reciclabil.
Despre proces, se menționează că circuitele integrate (CI) reprezintă cea mai mare parte a masei totale a plăcilor de circuite imprimate (PCB), din cauza densității mari a metalelor utilizate, dar este dificil să se realizeze versiuni biodegradabile ale acestora.
Plăcile de circuite imprimate convenționale pentru telefoane mobile, de exemplu, sunt compuse din 63% din greutate metale, 24% din greutate ceramică și 13% din greutate polimeri.
În ceea ce privește partea de proiectare, se menționează următoarele:
(A) Fotografia unei plăci cu senzor care cuprinde o baterie de miceliu cu două celule, un modul Bluetooth și un senzor de impedanță cu o structură de electrod interdigital.
(B) Răspunsul la impedanța senzorului depinde în mare măsură de umiditatea relativă a mediului.
(C) Capacitatea și rezistența ajustate a structurii senzorului interdigital în funcție de frecvență
(D) Diagrama bloc a plăcii senzorului care generează și transferă date către un computer extern în timpul experimentelor fără fir.
(E) Un deget care se apropie de senzor produce modificări clare ale capacității senzorului.
(F) Răspunsul capacității senzorului la apropierea repetată a degetelor în (E)
(G) Aspirația de pe placa senzorului cauzează modificări clar detectabile ale umidității.
(H) Răspunsul capacității la schimbările de umiditate în (G)
(I) Descompunerea aerobă a substraturilor MycelioTronic PCB are loc în decurs de 2 săptămâni în sol de compostare.
(J) Procentul de masă al substratului PCB în descompunere prezentat în (I) măsurat pe parcursul a 11 zile
lucrare publicată pe circuite integrate biodegradabile se bazează pe biomasă și materiale vegetale, rezultând o configurație electronică complet tranzitorie care include elemente de circuit degradabile.
Cercetătorii au obținut filme metalice coezive pe pieile recoltate cu o rugozitate de suprafață Rrms de 7,5 ± 1,8 μm prin depunere fizică în timpul vaporizării, permițând post-procesarea circuitelor.
Ulterior, se obțin filme cu continuitate reproductibilă prin depunerea a 400 nm de cupru ca masă conductivă, cu o predepunere de 3 nm de crom pentru o mai bună aderență. Ele îmbunătățesc și mai mult conductivitatea prin depunerea unui strat suplimentar de aur de 50 nm gros peste stratul inițial de cupru.
Odată cu aceste progrese recente pe bază de ciuperci, pieile de miceliu biodegradabile pot apărea ca o clasă de materiale alternative durabile pentru un viitor electronic verde și să ofere un impuls suplimentar către baterii și electronice durabile.
În cele din urmă dacă sunteți interesat să aflați mai multe despre asta, puteți verifica detaliile în următorul link.