Predlagajte uporabo kože glivičnega micelija za trajnostno elektroniko
Raziskovalci na univerzi Johannes Kepler v Linzu v Avstriji so ustvarili novo vrsto biorazgradljive elektronike, ki jo imenujejo MycelioTronics. In ima velik potencial za zmanjšanje e-odpadkov, ki pestijo strojno opremo vseh vrst.
Nova koncept temelji na gojenju in predelavi kož iz glive kot biorazgradljiv substratni material za zeleno elektroniko.
in kaj jee trenutno vsa elektronska vezja, ki so izdelana iz prevodnih kovin, počivati morajo na izolacijski in hladilni podlagi, imenovani substrat. V skoraj vseh računalniških čipih je ta substrat narejen iz plastičnih polimerov, ki jih ni mogoče reciklirati, kar pogosto zavržejo ob koncu življenjske dobe čipa
To prispeva k 50 milijonom ton e-odpadkov, ki nastanejo vsako leto. Odlična toplotna stabilnost in električno izolacijska narava mrežne funkcije naredi kožo micelija zelo primeren biološko razgradljiv substrat za elektronska vezja.
"Samo podlago je najtežje reciklirati," pravi Martin Kaltenbrunner z Univerze Johannesa Keplerja v Linzu v Nemčiji. »Prav tako je največ elektronike in ima najnižjo vrednost, tako da, če imate nekaj čipov, ki imajo resnično veliko vrednost, jih boste morda želeli reciklirati. »
Raziskovalci so gojili in predelali kože glivičnega micelija kot alternativni biorazgradljivi substratni material.
"Koža" temelji na glivi, ki naravno raste na mrtvem trdem lesu v blagih zmernih podnebjih. Imajo visoko termično stabilnost in fleksibilno obliko, ki omogoča spajkanje elektronskih komponent in olajša izdelavo elektronskih senzorskih plošč. Poleg tega lahko prenesejo več kot 2000 ciklov upogibanja.
Micelij se lahko uporablja tudi v baterijah z nizko porabo. Raziskovalci so ugotovili, da bi micelijske baterije lahko napajale avtonomne senzorske naprave, vključno z modulom Bluetooth ter senzorjem bližine in vlažnosti. To je pomemben korak za trajnost.
Omenjeno je, da na drugih gobah, ki so jih testirali raziskovalci, koža ni rasla. Ko so ekstrahirali in posušili kožougotovili so, da je prožen, dober izolator, prenese temperature nad 200 °C in šlo je za debelino lista papirja, dobre lastnosti za substrat vezja.
Prevleke omogočajo uporabo običajnih tehnik elektronske obdelave, vključno s fizičnim naparjevanjem in laserskim vzorčenjem, za pridobitev elektronskih sledi s prevodnostjo do 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Prilagodljive, skladne elektronske prevleke Mycelium prenesejo več kot 2000 ciklov upogibanja in jih je mogoče večkrat upogniti z zmernim povečanjem sile. Dokazujemo, da imajo micelijeve baterije kapacitete do ~3,8 mAh cm-2, ki se uporabljajo za napajanje avtonomnih zaznavnih naprav, vključno z modulom Bluetooth ter senzorjem bližine in vlažnosti.
Če je zaščiten pred vlago in UV žarki, bi koža verjetno lahko trajala več sto let in bi bil zato popoln za življenjsko dobo elektronske naprave. Pomembno je omeniti tudi to v zemlji se lahko razgradi v približno dveh tednih, zaradi česar ga je mogoče enostavno reciklirati.
Glede postopka je omenjeno, da integrirana vezja (IC) predstavljajo večino celotne mase tiskanih vezij (PCB) zaradi visoke gostote uporabljenih kovin, vendar je težko izdelati njihove biorazgradljive različice.
Običajna tiskana vezja mobilnih telefonov so na primer sestavljena iz 63 mas. % kovin, 24 mas. % keramike in 13 mas. % polimerov.
V zvezi z oblikovalskim delom je omenjeno naslednje:
(A) Fotografija senzorske plošče, ki jo sestavljajo dvocelična micelijska baterija, modul Bluetooth in senzor impedance s strukturo interdigitalne elektrode.
(B) Odziv impedance senzorja je močno odvisen od relativne vlažnosti okolja.
(C) Prilagojena zmogljivost in odpornost interdigitalne senzorske strukture kot funkcija frekvence
(D) Blok diagram senzorske plošče, ki ustvarja in prenaša podatke na zunanji računalnik med brezžičnimi poskusi.
(E) Prst, ki se približuje senzorju, povzroči jasne spremembe v kapacitivnosti senzorja.
(F) Odziv kapacitivnosti senzorja na ponavljajoče se približevanje prstov v (E)
(G) Sesanje na senzorski plošči povzroči jasno zaznavne spremembe vlažnosti.
(H) Odziv kapacitivnosti na spremembe vlažnosti v (G)
(I) Aerobna razgradnja substratov MycelioTronic PCB se pojavi v 2 tednih v zemlji za kompostiranje.
(J) Masni odstotek razpadajočega substrata PCB, prikazanega v (I), izmerjen v 11 dneh
objavljeno delo na biorazgradljivih integriranih vezjih temelji na biomasi in rastlinskih materialih, kar povzroči popolnoma prehodno elektronsko konfiguracijo, ki vključuje razgradljive elemente vezja.
Raziskovalci so pridobili kohezivne kovinske filme na pobranih kožah s površinsko hrapavostjo Rrms 7,5 ± 1,8 μm s fizičnim nanašanjem med uparjanjem, kar je omogočilo naknadno obdelavo vezja.
Kasneje dobimo filme s ponovljivo kontinuiteto z nanosom 400 nm bakra kot prevodne mase s prednanosom 3 nm kroma za boljši oprijem. Dodatno izboljšajo prevodnost z nanosom dodatne 50 nm debele plasti zlata na prvotno plast bakra.
S temi nedavnimi dosežki, ki temeljijo na gobah, se lahko biološko razgradljive micelijeve kože pojavijo kot razred trajnostnih alternativnih materialov za zeleno elektronsko prihodnost in zagotovijo nadaljnji zagon trajnostnim baterijam in elektroniki.
Končno če vas zanima več o tem, podrobnosti lahko preverite v naslednja povezava.