Sürdürülebilir elektronikler için mantar miselyum derisinin kullanılmasını önerin
Avusturya, Linz'deki Johannes Kepler Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, MycelioTronics adını verdikleri yeni bir tür biyolojik olarak parçalanabilen elektronik ürettiler. Ve her türden donanıma musallat olan e-atıkları azaltmak için büyük bir potansiyele sahiptir.
Yeni Konsept, bir mantardan derilerin yetiştirilmesi ve işlenmesine dayanmaktadır. biyobozunur substrat malzemesi olarak yeşil elektronik için.
ve nee şu anda iletken metallerden yapılan tüm elektronik devreler, alt tabaka adı verilen yalıtkan ve serinletici bir taban üzerinde durmalıdırlar. Hemen hemen tüm bilgisayar çiplerinde, bu alt tabaka geri dönüştürülemeyen plastik polimerlerden yapılmıştır ve genellikle faydalı ömrün sonunda atılır bir çipin
Bu, her yıl üretilen 50 milyon ton e-atığa katkıda bulunuyor. Özellik ağının mükemmel termal kararlılığı ve elektriksel olarak yalıtıcı doğası, miselyum derisini elektronik devreler için oldukça uygun biyolojik olarak parçalanabilir bir alt tabaka haline getirir.
Almanya, Linz'deki Johannes Kepler Üniversitesi'nden Martin Kaltenbrunner, "Alt tabakanın kendisi geri dönüştürülmesi en zor olanıdır" diyor. "Aynı zamanda en elektronik ve en düşük değere sahip, yani gerçekten çok fazla değeri olan bazı çipleriniz varsa, onları geri dönüştürmek isteyebilirsiniz. »
Araştırmacılar, mantar miselyum derilerini alternatif bir biyolojik olarak parçalanabilir alt tabaka malzemesi olarak büyüttüler ve işlediler.
"Deri", ılıman ılıman iklimlerde ölü sert ağaçta doğal olarak yetişen bir mantara dayanır. Elektronik bileşenlerin lehimlenmesine izin veren ve elektronik sensör kartlarının üretimini kolaylaştıran yüksek termal kararlılığa ve esnek bir şekle sahiptirler. Ayrıca 2000'den fazla bükme döngüsüne dayanabilirler.
Miselyum, düşük tüketimli pillerde bile kullanılabilir. Araştırmacılar, miselyum pillerin, bir Bluetooth modülü ve bir yakınlık ve nem sensörü dahil olmak üzere otonom algılama cihazlarına güç sağlayabileceğini buldu. Bu sürdürülebilirlik için önemli bir adımdır.
Araştırmacılar tarafından test edilen diğer mantarlarda derinin gelişmediğinden bahsediliyor. Cildi çıkardıkları ve kuruttukları zaman, esnek olduğunu, iyi bir yalıtkan olduğunu, 200 °C'nin üzerindeki sıcaklıklara dayanabileceğini buldular. ve yaklaşık olarak bir kağıt yaprağı kalınlığındaydı, bir devre alt tabakası için iyi özelliklerdi.
Dış görünümler, 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1'e kadar iletkenliğe sahip elektronik izler elde etmek için fiziksel buhar biriktirme ve lazer modelleme dahil olmak üzere yaygın elektronik işleme tekniklerinin kullanılmasına izin verir. Mycelium'un esnek, uyumlu elektronik kaplamaları, 2000'den fazla esnek döngüye dayanır ve orta düzeyde bir güç artışıyla birden çok kez bükülebilir. Miselyum pillerin, bir Bluetooth modülü ve bir yakınlık ve nem sensörü dahil olmak üzere otonom algılama cihazlarına güç sağlamak için kullanılan ~3,8 mAh cm-2'ye kadar kapasiteye sahip olduğunu gösteriyoruz.
Nemden ve UV ışınlarından uzak tutulursa, cilt muhtemelen yüzlerce yıl dayanabilir ve bu nedenle bir elektronik cihazın ömrü için mükemmel olacaktır. Şunu da not etmek önemlidir: yaklaşık iki hafta içinde toprakta ayrışabilir, bu da kolayca geri dönüştürülebilir olmasını sağlar.
İşlem hakkında, kullanılan metallerin yüksek yoğunluğu nedeniyle entegre devrelerin (IC'ler) toplam baskılı devre kartlarının (PCB) kütlesini oluşturduğundan bahsediliyor, ancak bunların biyolojik olarak parçalanabilir versiyonlarını yapmak zor.
Örneğin, geleneksel cep telefonu baskılı devre kartları, ağırlıkça %63 metallerden, ağırlıkça %24 seramikten ve ağırlıkça %13 polimerlerden oluşur.
Tasarım kısmı ile ilgili olarak, aşağıdakilerden bahsedilmiştir:
(A) İki hücreli miselyum pil, bir Bluetooth modülü ve dijital elektrot yapısına sahip bir empedans sensörü içeren bir sensör kartının fotoğrafı.
(B) Sensörün empedans yanıtı büyük ölçüde ortamın bağıl nemine bağlıdır.
(C) Dijital sensör yapısının frekansın bir fonksiyonu olarak ayarlanmış kapasitesi ve direnci
(D) Kablosuz deneyler sırasında veri üreten ve harici bir PC'ye aktaran sensör kartının blok diyagramı.
(E) Sensöre yaklaşan bir parmak, sensörün kapasitansında net değişiklikler üretir.
(F) (E)'de parmakların tekrar tekrar yaklaşmasına sensör kapasitansının tepkisi
(G) Sensör plakasındaki emme, açıkça saptanabilir nem değişikliklerine neden olur.
(H) (G)'deki nem değişikliklerine kapasitansın tepkisi
(I) MycelioTronic PCB substratlarının aerobik ayrışması kompostlama toprağında 2 hafta içinde gerçekleşir.
(J) 11 gün boyunca ölçülen (I)'de gösterilen çürüyen PCB substratının kütle yüzdesi
yayınlanmış çalışma biyolojik olarak parçalanabilen entegre devreler üzerinde biyokütle ve bitki materyallerine dayalıdır, bozunabilir devre elemanları içeren tamamen geçici bir elektronik konfigürasyonla sonuçlanır.
Araştırmacılar, buharlaştırma sırasında fiziksel biriktirme yoluyla 7,5 ± 1,8 μm Rrms yüzey pürüzlülüğüne sahip, hasat edilmiş deriler üzerinde yapışkan metalik filmler elde ettiler ve devrenin sonradan işlenmesine olanak sağladılar.
Daha sonra, daha iyi yapışma için 400 nm krom ön biriktirme ile iletken bir kütle olarak 3 nm bakır biriktirilerek tekrarlanabilir sürekliliğe sahip filmler elde edilir. İlk bakır tabakasının üstüne 50 nm kalınlığında ek bir altın tabakası bırakarak iletkenliği daha da geliştirirler.
Mantar temelli bu son gelişmelerle birlikte, biyobozunur miselyum kaplamalar, yeşil elektronik bir gelecek için sürdürülebilir alternatif malzemeler sınıfı olarak ortaya çıkabilir ve sürdürülebilir piller ve elektroniğe doğru daha fazla ivme sağlayabilir.
Nihayet onun hakkında daha fazla bilgi edinmekle ilgileniyorsanayrıntılarını kontrol edebilirsiniz. aşağıdaki bağlantı.