Austria füüsikud ja materjaliteadlased on näidanud, et seeneniidistiku nahka saab kasutada elektroonikaseadmete substraatidena. Meeskond kasutas õhukesi kestasid, et luua autonoomsed andurseadmed, mis koosnesid mütseelipatareidest, niiskus- ja lähedusandurist ning Bluetooth-sidemoodulist. Lisaks sellele, et kestad pakuvad elektriahelatele mustritele painduvat pinda, on need biolagunevad ja võivad aidata vähendada elektroonikajäätmeid.
Teadlased valmistasid seenest seeneniidistiku nahad Ganoderma lucidum, mis kasvab surnud lehtpuul pehmes parasvöötmes. Elektrooniliste vooluahelate loomiseks kasutasid nad füüsilist aurustamist, et asetada nahale õhuke kiht vaske ja kulda. Seejärel eemaldati sellest pinnakihist laserablatsiooniga metall, jättes maha juhtivad teed. Teadlased nimetasid seda uudset lähenemisviisi paindliku ja biolaguneva elektroonika loomisel MycelioTronicsiks, kirjeldades oma tööd Teadus ettemaksed.
Tänapäeval toodetavate seadmete suur hulk koos nende eluea lühenemisega toob kaasa tohutul hulgal elektroonikajäätmeid ja nende mahud kasvavad kiiresti. Vastavalt Ülemaailmne e-jäätmete seire 202053.6. aastal visati ära rekordilised 2019 miljonit tonni selliseid e-jäätmeid – prognooside kohaselt kasvab see arv 74.7. aastaks 2030 miljoni tonnini.
Üha enam keskendutakse ka paindliku elektroonika arendamisele, näiteks terviseseireks mõeldud autonoomsete andurite jaoks, mille eluiga on vaid päevi või nädalaid. Vastavalt Martin KaltenbrunnerJohannes Kepleri ülikooli füüsik, oleks seda tüüpi elektroonika puhul biolagunevad komponendid väga kasulikud.
"Üks asi, mida on tõesti raske taaskasutada, on painduv või trükkplaat... need on lihtsalt liiga odavad ja liiga raskesti eraldatavad oma osadeks," selgitab Kaltenbrunner. Teadlased on kaalunud paindlike seadmete polümeeripõhiste trükkplaatide asendamist paberiga, kuid Kaltenbrunner ütleb, et see pole jätkusuutlik. Paberi tootmine on liiga vee- ja energiamahukas.
Paberitaolised nahad
Seenepõhiste hoonete isolatsioonimaterjalide kallal töötades märkas Kaltenbrunner ja tema kolleegid, et seened tekitavad tiheda ja kompaktse seeneniidistiku naha, mis on seeneniitide võrgustik. Need nahad nägid välja nagu paber ja teadlased mõtlesid, kas neid saab kasutada painduvate trükkplaatide jaoks.
Meeskond kasvatas seeneniidistiku nahka, kattes nakatatud niisked pöögilaastud Ganoderma lucidum polüetüleenist eraldusvõrega ja hoides neid 25°C juures. Pärast piisavat seente kasvu rebiti separaator substraadilt lahti ja seeneniidistiku nahk eemaldati ettevaatlikult eraldajalt. Seejärel märg seeneniidistik kuivatati ja pressiti kokku, et saada lõplikud kestad.
Pärast metallikihi sadestumist ja laserablatsiooni katsetasid teadlased saadud seeneniidistiku trükkplaate. Nad leidsid, et neil on kõrge juhtivus ja termiline stabiilsus ning nad suutsid vastu pidada umbes 2000 painutustsüklit, enne kui metallkile hakkas pragunema ja elektritakistus suurenes. Nahad sai ka mitu korda kokku voltida, suurendades ainult mõõdukat vastupidavust.
Järgmisena lõid teadlased tasapinnalise, 2 cm2 seeneniidistiku aku, kasutades eraldajana suure ioonijuhtivuse elektrolüüdilahuses (ammooniumkloriid ja tsinkkloriid) leotatud seeneniidistikku ning väliskestana kahte seeneniidistikku. Selle struktuuri tulemusena on suur osa akust biolagunev, väidavad nad.
Oma kontseptsiooni edasiseks demonstreerimiseks lõi meeskond elektroonilise seadme, mis koosneb mütseeli akust, Bluetoothi andmesidemoodulist ja mütseeli trükkplaadile joodetud impedantsiandurist. Testid näitasid, et see andurseade suutis tuvastada läheneva sõrme ja õhuniiskuse muutusi kliimakambris.
Süsinikupõhised tindid teevad esimesi täielikult taaskasutatavaid transistore
Kui nad olid vooluringidega lõpetanud, leidsid teadlased, et nad saavad soojuspüstoli või jootekolvi abil eemaldada korduvkasutatavad pinnale paigaldatud komponendid. See jättis mütseeli trükkplaadi, mis lagunes kompostihunnikus. 11 päeva jooksul oli see kaotanud 93% oma kuivmassist ja pärast seda ei olnud kõik jäägid mullast eristatavad.
"Võite selle oma majapidamiskomposti panna, " ütleb Kaltenbrunner Füüsika maailm. Ta selgitab, et see on nende seenmaterjalide eelis biolagunevate plastide ees, mille lagunemiseks on vaja spetsiifilisi tingimusi, "seeneniidistikku leidub meie looduslikus keskkonnas sõna otseses mõttes igal pool" ja nahad on täiesti looduslik toode.
