Τα δέρματα μυκηλίου από μύκητες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υποστρώματα για ηλεκτρονικές συσκευές, έχουν δείξει φυσικοί και επιστήμονες υλικών στην Αυστρία. Η ομάδα χρησιμοποίησε τα λεπτά δέρματα για να δημιουργήσει αυτόνομες συσκευές ανίχνευσης που αποτελούνται από μπαταρίες μυκηλίου, έναν αισθητήρα υγρασίας και εγγύτητας και μια μονάδα επικοινωνίας Bluetooth. Εκτός από την παροχή μιας εύκαμπτης επιφάνειας για τα ηλεκτρικά κυκλώματα που πρέπει να διαμορφωθούν, τα δέρματα είναι βιοδιασπώμενα και θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αποκοπή των ηλεκτρονικών απορριμμάτων.
Οι ερευνητές παρήγαγαν τα δέρματα μυκηλίου από τον μύκητα Ganoderma lucidum, που αναπτύσσεται σε νεκρό σκληρό ξύλο σε ήπια εύκρατα κλίματα. Για να δημιουργήσουν ηλεκτρονικά κυκλώματα, χρησιμοποίησαν φυσική εναπόθεση ατμών για να τοποθετήσουν ένα λεπτό στρώμα χαλκού και χρυσού στο δέρμα. Στη συνέχεια, το μέταλλο αφαιρέθηκε από αυτό το επιφανειακό στρώμα μέσω αφαίρεσης λέιζερ, αφήνοντας πίσω αγώγιμα μονοπάτια. Οι ερευνητές ονόμασαν αυτή τη νέα προσέγγιση για τη δημιουργία ευέλικτων και βιοδιασπώμενων ηλεκτρονικών ειδών «MycelioTronics», περιγράφοντας το έργο τους στο Προκαταβολές Επιστήμη.
Ο τεράστιος αριθμός συσκευών που παράγονται στις μέρες μας, μαζί με τη μείωση της διάρκειας ζωής τους, οδηγεί σε τεράστιες ποσότητες ηλεκτρονικών απορριμμάτων και οι όγκοι αυξάνονται ραγδαία. Σύμφωνα με την Παγκόσμια παρακολούθηση ηλεκτρονικών αποβλήτων 2020, ένα ρεκόρ 53.6 εκατομμυρίων τόνων τέτοιων ηλεκτρονικών αποβλήτων απορρίφθηκαν το 2019 – αριθμός που προβλέπεται να αυξηθεί σε 74.7 εκατομμύρια τόνους έως το 2030.
Υπάρχει επίσης μια αυξανόμενη εστίαση στην ανάπτυξη ευέλικτων ηλεκτρονικών, για αυτόνομους αισθητήρες για παρακολούθηση της υγείας, για παράδειγμα, που έχουν διάρκεια ζωής μόνο ημερών ή εβδομάδων. Σύμφωνα με Μάρτιν Καλτενμπρούνερ, φυσικός στο Πανεπιστήμιο Johannes Kepler, για αυτούς τους τύπους ηλεκτρονικών, τα βιοδιασπώμενα εξαρτήματα θα ήταν πολύ πλεονεκτήματα.
«Το μόνο πράγμα που είναι πραγματικά δύσκολο να ανακυκλωθεί είναι η εύκαμπτη ή τυπωμένη πλακέτα κυκλώματος… είναι πολύ φθηνά και πολύ δύσκολο να διαχωριστούν στα επιμέρους μέρη τους», εξηγεί ο Kaltenbrunner. Οι επιστήμονες εξετάζουν την αντικατάσταση των πλακών κυκλωμάτων που βασίζονται σε πολυμερή σε εύκαμπτες συσκευές με χαρτί, αλλά ο Kaltenbrunner λέει ότι αυτό δεν είναι βιώσιμο. Η παραγωγή χαρτιού είναι υπερβολικά εντάσεως νερού και ενέργειας.
Δέρματα που μοιάζουν με χαρτί
Ενώ εργάζονταν σε υλικά με βάση τα μανιτάρια για μόνωση κτιρίων, ο Kaltenbrunner και οι συνεργάτες του παρατήρησαν ότι οι μύκητες παρήγαγαν ένα πυκνό και συμπαγές δέρμα μυκηλίου, το οποίο είναι ένα δίκτυο νημάτων μυκήτων. Αυτά τα δέρματα έμοιαζαν με χαρτί και οι επιστήμονες αναρωτήθηκαν αν θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για εύκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων.
Η ομάδα μεγάλωσε δέρματα μυκηλίου καλύπτοντας υγρά ροκανίδια ξύλου οξιάς που είχαν εμβολιαστεί με Ganoderma lucidum με διαχωριστικό πλέγμα πολυαιθυλενίου και αποθήκευση τους στους 25°C. Μετά από επαρκή ανάπτυξη μυκήτων, ο διαχωριστής αφαιρέθηκε από το υπόστρωμα και το δέρμα του μυκηλίου αποκολλήθηκε προσεκτικά από τον διαχωριστή. Το υγρό μυκήλιο στη συνέχεια ξηράνθηκε και συμπιέστηκε για να παραχθούν τα τελικά δέρματα.
Μετά την εναπόθεση και την αφαίρεση με λέιζερ του μεταλλικού στρώματος, οι ερευνητές δοκίμασαν τις πλακέτες κυκλωμάτων μυκηλίου που προέκυψαν. Διαπίστωσαν ότι είχαν υψηλή αγωγιμότητα και θερμική σταθερότητα και ήταν σε θέση να αντέξουν περίπου 2000 κύκλους κάμψης πριν αρχίσει να σπάει το μεταλλικό φιλμ και να αυξηθεί η ηλεκτρική αντίσταση. Τα δέρματα μπορούσαν επίσης να διπλωθούν πολλές φορές με μέτριες μόνο αυξήσεις στην αντίσταση.
Στη συνέχεια οι ερευνητές δημιούργησαν ένα επίπεδο, 2 cm2 μπαταρία μυκηλίου, χρησιμοποιώντας ένα δέρμα μυκηλίου εμποτισμένο σε διάλυμα ηλεκτρολύτη υψηλής αγωγιμότητας ιόντων (χλωριούχο αμμώνιο και χλωριούχο ψευδάργυρο) ως διαχωριστικό και δύο δέρματα μυκηλίου ως εξωτερικό περίβλημα. Αυτή η δομή έχει ως αποτέλεσμα ένα υψηλό ποσοστό της μπαταρίας να είναι βιοδιασπώμενη, ισχυρίζονται.
Για να αποδείξει περαιτέρω την ιδέα της, η ομάδα δημιούργησε μια ηλεκτρονική συσκευή που αποτελείται από μια μπαταρία μυκηλίου, μια μονάδα επικοινωνίας δεδομένων Bluetooth και έναν αισθητήρα σύνθετης αντίστασης συγκολλημένο σε μια πλακέτα κυκλώματος μυκηλίου. Οι δοκιμές έδειξαν ότι αυτή η συσκευή αισθητήρα ήταν σε θέση να ανιχνεύσει ένα δάχτυλο που πλησιάζει και τις αλλαγές στην υγρασία σε έναν κλιματικό θάλαμο.
Τα μελάνια με βάση τον άνθρακα δημιουργούν τα πρώτα πλήρως ανακυκλώσιμα τρανζίστορ
Μόλις τελείωσαν με τα κυκλώματα, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι μπορούσαν να αφαιρέσουν τα επαναχρησιμοποιήσιμα εξαρτήματα που ήταν τοποθετημένα στην επιφάνεια χρησιμοποιώντας ένα πιστόλι θερμότητας ή συγκολλητικό σίδερο. Αυτό άφησε την πλακέτα κυκλώματος μυκηλίου, η οποία διαλύθηκε σε ένα σωρό κομποστοποίησης. Μέσα σε 11 ημέρες είχε χάσει το 93% της ξηρής μάζας του και μετά από αυτό το σημείο τα υπολείμματα δεν διακρίνονταν από το έδαφος.
«Μπορείτε να το βάλετε στο οικιακό σας κομπόστ», λέει ο Kaltenbrunner Κόσμος Φυσικής. Εξηγεί ότι αυτό είναι το πλεονέκτημα των μυκητιακών υλικών τους έναντι των βιοδιασπώμενων πλαστικών που απαιτούν συγκεκριμένες συνθήκες για να διασπαστούν, «το μυκήλιο βρίσκεται κυριολεκτικά παντού στο φυσικό μας περιβάλλον» και τα δέρματα είναι ένα εντελώς φυσικό προϊόν.
