Ausztriában a fizikusok és az anyagtudósok kimutatták, hogy a gombás micélium bőrei felhasználhatók elektronikus eszközök szubsztrátumaként. A csapat a vékony héjakat használta autonóm érzékelő eszközök létrehozására, amelyek micéliumelemekből, páratartalom- és közelségérzékelőből, valamint Bluetooth kommunikációs modulból állnak. Amellett, hogy rugalmas felületet biztosítanak az elektromos áramkörök mintázásához, a héjak biológiailag lebomlanak, és segíthetnek csökkenteni az elektronikai hulladékot.
A kutatók a gombából állították elő a micélium bőrét Ganoderma lucidum, amely holt keményfán növekszik enyhe mérsékelt éghajlaton. Elektronikus áramkörök létrehozásához fizikai gőzleválasztással vékony réz- és aranyréteget helyeztek a bőrre. A fémet ezután lézeres ablációval távolították el erről a felületi rétegről, vezető utakat hagyva hátra. A kutatók a rugalmas és biológiailag lebomló elektronika létrehozásának új megközelítését „MycelioTronics”-nak nevezték el, leírva ezzel kapcsolatos munkájukat. Tudomány előlegek.
A napjainkban gyártott készülékek nagy száma, csökkenő élettartama mellett óriási mennyiségű elektronikai hulladék keletkezik, a mennyiség pedig rohamosan növekszik. Szerint a Globális E-Hulladék Monitor 202053.6-ben rekordmennyiségű 2019 millió tonna ilyen e-hulladékot dobtak ki – ez a szám az előrejelzések szerint 74.7-ra 2030 millió tonnára nő.
Egyre nagyobb hangsúlyt fektetnek a rugalmas elektronika fejlesztésére is, például olyan autonóm érzékelőkhöz, amelyek csak napok vagy hetek élettartammal rendelkeznek egészségügyi megfigyeléshez. Alapján Martin Kaltenbrunner, a Johannes Kepler Egyetem fizikusa szerint az ilyen típusú elektronikák esetében a biológiailag lebomló alkatrészek nagyon előnyösek lennének.
„Az egyetlen dolog, amit nagyon nehéz újrahasznosítani, az a flexibilis vagy nyomtatott áramkör… egyszerűen túl olcsók, és túl nehéz szétválasztani az egyes részekre” – magyarázza Kaltenbrunner. A tudósok a rugalmas eszközök polimer alapú áramköri lapjait papírra cserélték, de Kaltenbrunner szerint ez nem fenntartható. A papírgyártás túlságosan víz- és energiaigényes.
Papírszerű bőrök
Az épületek szigetelésére szolgáló gombaalapú anyagokon dolgozva Kaltenbrunner és munkatársai észrevették, hogy a gombák sűrű és tömör micéliumbőrt hoznak létre, amely gombaszálak hálózata. Ezek a bőrök papírnak tűntek, és a tudósok azon töprengtek, hogy felhasználhatók-e rugalmas áramköri lapokhoz.
A csapat micéliumbőrt növesztett a beoltott nedves bükkfa forgács letakarásával Ganoderma lucidum polietilén elválasztó ráccsal és 25°C-on tárolva. Elegendő gombásodás után a szeparátort leszakítottuk a szubsztrátumról, és a micélium bőrét óvatosan eltávolítottuk a szeparátorról. A nedves micéliumot ezután megszárítottuk és préseltük a végső bőr előállítására.
A fémréteg lerakódása és lézeres ablációja után a kutatók tesztelték a kapott micélium áramköri lapokat. Azt találták, hogy nagy a vezetőképességük és a hőstabilitásuk, és körülbelül 2000 hajlítási ciklust tudtak kibírni, mielőtt a fémfólia repedni kezdett, és az elektromos ellenállás megnőtt volna. A bőröket többször is össze lehetett hajtani, csak mérsékelten növelve az ellenállást.
Ezután a kutatók egy 2 cm-es lapost készítettek2 micélium-akkumulátor, elválasztóként erősen ionvezető elektrolit oldatba (ammónium-klorid és cink-klorid) átitatott micéliumhéjat, külső burkolatként pedig két micéliumhéjat használva. Ez a szerkezet azt eredményezi, hogy az akkumulátor nagy százaléka biológiailag lebomlik, állítják.
Koncepciójuk további demonstrálására a csapat egy micéliumelemből, Bluetooth adatkommunikációs modulból és egy micélium áramköri lapra forrasztott impedanciaérzékelőből álló elektronikus eszközt készített. A tesztek kimutatták, hogy ez az érzékelőeszköz képes volt érzékelni egy közeledő ujjat és a páratartalom változását egy klímakamrában.
A szénalapú tinták az első teljesen újrahasznosítható tranzisztorok
Miután végeztek az áramkörökkel, a kutatók azt találták, hogy hőpisztollyal vagy forrasztópáka segítségével el tudják távolítani az újrafelhasználható, felületre szerelt alkatrészeket. Így maradt a micélium áramköri lapja, amely egy komposzthalomban szétesett. 11 nap alatt elvesztette száraz tömegének 93%-át, és ezt követően a maradványok már megkülönböztethetetlenek voltak a talajtól.
„Beteheti a háztartási komposztjába” – mondja Kaltenbrunner Fizika Világa. Kifejti, hogy ez a gombás anyagaik előnye a biológiailag lebomló műanyagokkal szemben, amelyek lebontásához speciális körülményekre van szükség, „természetes környezetünkben a micélium szó szerint mindenhol megtalálható”, a bőr pedig teljesen természetes termék.
