Iminumungkahi nila ang paggamit ng fungal mycelium na balat para sa napapanatiling electronics
Ang mga mananaliksik sa Johannes Kepler University sa Linz, Austria, ay lumikha ng bagong uri ng biodegradable electronics na tinatawag nilang MycelioTronics. At ito ay may malaking potensyal na bawasan ang mga elektronikong basura na sumasalot sa lahat ng uri ng hardware.
Ang bagong konsepto ay batay sa paglinang at pagproseso ng mga balat ng isang fungus bilang isang biodegradable substrate material para sa eco-friendly electronics.
Sa kasalukuyan , lahat ng electronic circuit, na gawa sa mga conductive metal, ay dapat nakapatong sa isang insulating at cooling base na tinatawag na substrate. Sa halos lahat ng computer chips, ang substrate na ito ay gawa sa mga hindi nare-recycle na plastik na polymer, na kadalasang itinatapon sa pagtatapos ng lifespan ng isang chip.
Nag-aambag ito sa 50 milyong tonelada ng elektronikong basura na nalilikha bawat taon. Ang mahusay na thermal stability at electrically insulating na katangian ng trait network ay gumagawa ng mycelial skin na isang lubos na angkop na biodegradable substrate para sa electronic circuitry.
"Ang substrate mismo ang pinakamahirap i-recycle," sabi ni Martin Kaltenbrunner ng Johannes Kepler University sa Linz, Germany. "Ito rin ang bulk ng electronics at ito ang pinakamababang halaga, kaya kung mayroon kang ilang mga chips na talagang maraming halaga, maaari mong i-recycle ang mga ito. »
Ang mga mananaliksik ay nagpalaki at nagproseso ng mga balat ng fungal mycelium bilang alternatibong biodegradable substrate material.
Ang "balat" ay batay sa isang halamang-singaw na natural na tumutubo sa patay na hardwood sa mga banayad na klima. Mayroon silang mataas na thermal stability at isang nababaluktot na hugis, na nagpapahintulot sa paghihinang ng mga elektronikong bahagi at pinapadali ang paggawa ng mga electronic sensor board. Bilang karagdagan, maaari silang makatiis ng higit sa 2000 flexing cycle.
Ang mycelium ay maaari pang gamitin sa mga mababang-power na baterya. Natuklasan ng mga mananaliksik na ang mga baterya ng mycelium ay maaaring magpagana ng mga autonomous sensing device, kabilang ang isang Bluetooth module at isang humidity at proximity sensor. Ito ay isang mahalagang hakbang para sa pagpapanatili.
Nabanggit na ang balat ay hindi tumubo sa iba pang fungi na sinubukan ng mga mananaliksik. Nang kunin at patuyuin nila ang balat , natuklasan nilang ito ay flexible, isang mahusay na insulator, kayang tiisin ang temperaturang mahigit 200 °C , at may kapal na katulad ng sa isang papel—magagandang katangian para sa isang circuit substrate.
Ang mga balat ay nagpapahintulot sa paggamit ng mga karaniwang elektronikong pamamaraan sa pagpoproseso, kabilang ang pisikal na vapor deposition at laser patterning, upang makakuha ng mga electronic na bakas na may conductivity na hanggang 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Ang flexible at conformal na electronic skin ng Mycelium ay nakatiis ng higit sa 2000 flex cycle at maaaring ibaluktot ng maraming beses na may katamtamang pagtaas ng puwersa. Ipinakita namin na ang mga mycelium na baterya ay may mga kapasidad na hanggang ~3,8 mAh cm-2 na ginagamit upang paganahin ang mga stand-alone na sensing device, kabilang ang Bluetooth module at humidity at proximity sensor.
Kung ilalayo sa kahalumigmigan at mga sinag ng UV , ang balat ay malamang na tatagal nang daan-daang taon at samakatuwid ay magiging perpekto para sa haba ng buhay ng isang elektronikong aparato. Mahalaga, maaari rin itong mabulok sa lupa sa loob ng humigit-kumulang dalawang linggo, kaya madali itong mareresiklo.
Sa proseso, nabanggit na ang integrated circuits (IC) ay kumakatawan sa karamihan ng kabuuang masa ng mga naka-print na circuit board (PCB), dahil sa mataas na density ng mga metal na ginamit, ngunit mahirap gumawa ng mga biodegradable na bersyon ng mga ito.
Halimbawa, ang maginoo na mobile phone printed circuit boards, ay binubuo ng 63 wt% na mga metal, 24 wt% na ceramics at 13 wt% na polymer.
Tungkol sa bahagi ng disenyo, ang mga sumusunod ay nabanggit:
(A) Larawan ng isang sensor board na binubuo ng isang two-cell mycelium na baterya, isang Bluetooth module, at isang impedance sensor na may interdigital electrode structure.
(B) Ang tugon ng impedance ng sensor ay lubos na nakadepende sa kamag-anak na kahalumigmigan ng kapaligiran.
(C) Inayos ang capacitance at resistance ng interdigital sensor structure bilang function ng frequency
(D) Block diagram ng sensor board na bumubuo at naglilipat ng data sa isang panlabas na PC sa panahon ng mga wireless na eksperimento.
(E) Ang isang daliri na papalapit sa sensor ay gumagawa ng malinaw na mga pagbabago sa kapasidad ng sensor.
(F) Ang tugon ng capacitance ng sensor sa paulit-ulit na paglapit ng daliri sa (E)
(G) Ang pagsipsip sa sensor plate ay nagdudulot ng malinaw na nakikitang mga pagbabago sa halumigmig.
(H) Tugon ng kapasidad sa mga pagbabago sa halumigmig sa (G)
(I) Ang aerobic decomposition ng MycelioTronic PCB substrates ay nangyayari sa loob ng 2 linggo sa composting soil.
(J) Mass percentage ng nabubulok na PCB substrate na ipinapakita sa (I) na sinusukat sa loob ng 11 araw
Ang nailathalang akda sa mga biodegradable integrated circuit ay batay sa biomass at mga materyales ng halaman, na nagreresulta sa isang ganap na lumilipas na elektronikong konpigurasyon na kinabibilangan ng mga nabubulok na elemento ng circuit.
Ang mga mananaliksik ay nakakuha ng magkakaugnay na metal na mga pelikula sa mga na-ani na balat na may kagaspangan sa ibabaw na Rrms na 7,5 ± 1,8 μm sa pamamagitan ng pisikal na pagdeposito sa panahon ng singaw, na nagbibigay-daan para sa post-processing ng mga circuit.
Kasunod nito, ang mga pelikula na may reproducible na pagpapatuloy ay nakuha sa pamamagitan ng pagdeposito ng 400 nm ng tanso bilang isang conductive mass, na may predeposition na 3 nm ng chromium para sa mas mahusay na pagsunod. Pinapabuti pa nila ang conductivity sa pamamagitan ng pagdedeposito ng karagdagang 50nm na makapal na layer ng ginto sa ibabaw ng paunang tansong layer.
Sa mga kamakailang pagsulong na nakabatay sa fungus, ang mga biodegradable na mycelium na balat ay maaaring lumabas bilang isang klase ng mga napapanatiling alternatibong materyales para sa isang berdeng elektronikong hinaharap at magbigay ng higit pang pagtulak tungo sa napapanatiling mga baterya at electronics.
Panghuli, kung interesado kang matuto nang higit pa tungkol dito , makikita mo ang mga detalye sa sumusunod na link.