/https%3A%2F%2Fs3.eu-central-1.amazonaws.com%2Fmedia.my.ua%2Ffeed%2F137%2Fcb0431342fa4ace50d33b48e03931394.jpg)
Leaftronics: дослідники створили біорозкладані мікросхеми за допомогою структури листя
Целюлозна структура звичайного листя рослин Leaftronics за певної обробки здатна витримувати високі температури та бути основою біорозкладаних мікросхем.
Дослідницька група на чолі з професором Карлом Лео з Дрезденського технологічного університету TUD розробила натхненне природою рішення, яке може змінити виробництво електроніки. Проєкт Leaftronics використовує природну структуру листя для створення біологічно розкладаних електронних компонентів.
Для виготовлення звичайних друкованих плат використовується епоксидна смола, армована скловолокном. Ці матеріали не підлягають вторинному переробленню та не розкладаються біологічно. Враховуючи величезний обсяг електронного сміття, яке додається зі швидкістю понад 60 млн т на рік, існує нагальна потреба в альтернативі.
Попередні дослідження були зосереджені на створенні біологічно розкладаних природних полімерів. Цей підхід зіткнувся з проблемами температурної та хімічної стійкості. Існує принциповий конфлікт між здатністю до біологічного розкладання, яка вимагає слабкого зв’язку молекул, та термічною і хімічною стабільністю, для яких потрібно протилежне.
«Це дослідження показує, що лігноцелюлозні каркаси, отримані з листя, можуть стабілізувати полімери, отримані з біоджерел, оброблені розчином, діючи як природні обмежувальні середовища. Такі армовані плівки, навіть на основі желатину (Tg ~60°C), можуть витримувати процеси понад 200°C. Ми демонструємо покриті способом занурення етилцелюлозні плівки для комерційно життєздатних паяних схем. Плівки забезпечують високу гнучкість, прозорість понад 80% і шорсткість поверхні менше ніж 5,5 нм», — йдеться в анотації дослідження.
Команда дослідників зробила значний крок вперед у розв’язанні цього конфлікту. Leaftronics використовує природну структуру листя для створення біорозкладаної електроніки. Вони пропонують стійке, ефективне та масштабоване розв’язання глобальної проблеми електронних відходів. Прорив стався завдяки відкриттю, що структури природного листя, які служать каркасом для живих клітин, можуть бути адаптовані для зміцнення біорозкладаних полімерних плівок, оброблених розчином.
«Ми були здивовані, коли виявили, що ці природні каркаси не тільки підтримують живі клітини, але також можуть утримувати разом полімери, які переробляються в розчині, навіть за відносно високих температур, коли ці полімери повинні текти», — пояснює доктор Ганс Кліманн, керівник групи «Органічні пристрої та системи» Інституту прикладної фізики.
Дослідники продемонстрували, що армовані лігноцелюлозою полімерні плівки можуть витримувати процес виробництва мікросхем та застосовуватися у найсучасніших тонкоплівкових пристроях, наприклад, в панелях OLED. Гладкість плівок, ключова вимога для осадження надтонких шарів матеріалів, відкриває двері для виготовлення високоефективної тонкоплівкової електроніки на подібних підкладках.
«Ми бачимо, що вбудована природна квазіфрактальна структура, здається, термомеханічно стабілізує полімерні плівки без шкоди для їхньої здатності до біологічного розкладання», — доктор Ракеш Р. Наїр, чия робота лягла в основу дослідження
Підкладки Leaftronics мають втричі нижчий вуглецевий слід, ніж папір. Після того, як пристрої досягли кінця свого життєвого циклу, субстрати можна легко розкласти в ґрунті або переробити на біогазових установках, з видобуванням зі схем електронних компонентів та цінних матеріалів. Дослідження опубліковане в журналі Science Advances.
Джерело: TechXplore