فیزیکدانان و دانشمندان مواد در اتریش نشان داده اند که پوست میسلیوم قارچی را می توان به عنوان بستری برای دستگاه های الکترونیکی استفاده کرد. این تیم از پوسته‌های نازک برای ایجاد دستگاه‌های حسگر مستقل متشکل از باتری‌های میسلیوم، حسگر رطوبت و مجاورت و یک ماژول ارتباطی بلوتوث استفاده کردند. این پوسته ها علاوه بر ایجاد یک سطح انعطاف پذیر برای طرح مدارهای الکتریکی، زیست تخریب پذیر هستند و می توانند به کاهش زباله های الکترونیکی کمک کنند.
محققان پوست میسلیوم را از قارچ تولید کردند Ganoderma lucidumکه در آب و هوای معتدل بر روی چوب های سخت مرده رشد می کند. آنها برای ایجاد مدارهای الکترونیکی از رسوب فیزیکی بخار برای قرار دادن لایه نازکی از مس و طلا روی پوست استفاده کردند. سپس فلز از طریق فرسایش لیزری از این لایه سطحی جدا شد و مسیرهای رسانا را پشت سر گذاشت. محققان این رویکرد جدید برای ایجاد الکترونیک قابل انعطاف و زیست تخریب پذیر را "MycelioTronics" نامیدند و کار خود را در با پیشرفتهای علمی.
تعداد زیادی از دستگاه های تولید شده امروزه، همراه با کاهش طول عمر آنها، منجر به حجم عظیمی از زباله های الکترونیکی می شود و حجم آنها به سرعت در حال افزایش است. بر اساس مانیتور جهانی زباله الکترونیکی 2020رکورد 53.6 میلیون تن زباله الکترونیکی در سال 2019 دور ریخته شد - رقمی که پیش بینی می شود تا سال 74.7 به 2030 میلیون تن افزایش یابد.
همچنین تمرکز فزاینده ای بر روی توسعه الکترونیک انعطاف پذیر، برای سنسورهای مستقل برای نظارت بر سلامت، که طول عمر آنها فقط چند روز یا هفته است، وجود دارد. مطابق با مارتین کالتن برونریک فیزیکدان در دانشگاه یوهانس کپلر، برای این نوع الکترونیک، اجزای زیست تخریب پذیر بسیار سودمند خواهد بود.
کالتن برونر توضیح می‌دهد: «تنها چیزی که بازیافت آن واقعاً دشوار است، برد مدار چاپی یا انعطاف‌پذیر است... آنها بسیار ارزان هستند و جدا کردن آنها به تک تک قطعاتشان بسیار دشوار است». دانشمندان به دنبال جایگزینی تخته‌های مدار مبتنی بر پلیمر در دستگاه‌های انعطاف‌پذیر با کاغذ بوده‌اند، اما کالتن‌برونر می‌گوید که این کار پایدار نیست. تولید کاغذ بیش از حد نیاز به آب و انرژی دارد.
پوسته های کاغذ مانند
کالتن برونر و همکارانش هنگام کار بر روی مواد قارچی برای عایق کاری ساختمان متوجه شدند که قارچ ها پوست متراکم و فشرده ای از میسلیوم را تولید می کنند که شبکه ای از رشته های قارچی است. این پوسته‌ها مانند کاغذ به نظر می‌رسیدند و دانشمندان در این فکر بودند که آیا می‌توان از آنها برای بردهای مدار انعطاف‌پذیر استفاده کرد.
این تیم با پوشاندن براده های مرطوب چوب راش که با آن تلقیح شده بود، پوست میسلیوم را پرورش دادند Ganoderma lucidum با یک شبکه جداکننده پلی اتیلن و نگهداری آنها در دمای 25 درجه سانتیگراد. پس از رشد کافی قارچ، جداکننده از بستر جدا شد و پوست میسلیوم با دقت از جداکننده جدا شد. سپس میسلیوم مرطوب خشک و فشرده شد تا پوسته های نهایی تولید شود.
پس از رسوب و فرسایش لیزری لایه فلزی، محققان تخته های مدار میسلیوم حاصل را آزمایش کردند. آنها دریافتند که رسانایی و پایداری حرارتی بالایی دارند و می توانند حدود 2000 چرخه خمشی را قبل از شروع ترک خوردن لایه فلزی و افزایش مقاومت الکتریکی تحمل کنند. پوست ها را نیز می توان چندین بار با افزایش مقاومت متوسط تا کرد.
سپس محققان یک تخت به طول 2 سانتی متر ایجاد کردند2 باتری میسلیوم، با استفاده از یک پوست میسلیوم آغشته به محلول الکترولیت بسیار رسانای یونی (کلرید آمونیوم و کلرید روی) به عنوان جداکننده، و دو پوست میسلیوم به عنوان پوشش بیرونی. آنها ادعا می کنند که این ساختار باعث می شود درصد بالایی از باتری زیست تخریب پذیر باشد.
برای نشان دادن بیشتر مفهوم خود، این تیم یک دستگاه الکترونیکی متشکل از یک باتری میسلیوم، یک ماژول ارتباط داده بلوتوث و یک سنسور امپدانس که بر روی یک برد مدار میسلیوم لحیم شده ایجاد کردند. آزمایشات نشان داد که این دستگاه حسگر قادر به تشخیص انگشت نزدیک شدن و تغییرات رطوبت در یک اتاقک آب و هوایی است.
جوهرهای مبتنی بر کربن اولین ترانزیستورهای قابل بازیافت را می سازند
پس از اتمام مدارها، محققان دریافتند که می توانند اجزای قابل استفاده مجدد روی سطح را با استفاده از تفنگ حرارتی یا آهن لحیم کاری حذف کنند. این باعث شد که تخته مدار میسلیوم در یک توده کمپوست متلاشی شود. در عرض 11 روز 93 درصد از جرم خشک خود را از دست داد و پس از این مرحله، هیچ گونه بقایایی از خاک قابل تشخیص نبود.
کالتن برونر می گوید: «می توانید آن را در کمپوست خانگی خود قرار دهید دنیای فیزیک. او توضیح می دهد که این مزیت مواد قارچی آنها نسبت به پلاستیک های زیست تخریب پذیر است که برای تجزیه نیاز به شرایط خاصی دارند، "میسلیوم به معنای واقعی کلمه در همه جای محیط طبیعی ما وجود دارد" و پوست ها یک محصول کاملا طبیعی هستند.
