עורות תפטיר פטרייתיים יכולים לשמש כמצעים למכשירים אלקטרוניים, כך הראו פיזיקאים ומדעני חומרים באוסטריה. הצוות השתמש בעור הדק כדי ליצור מכשירי חישה אוטונומיים המורכבים מסוללות תפטיר, חיישן לחות וקרבה ומודול תקשורת בלוטות'. בנוסף לספק משטח גמיש לעיצוב מעגלים חשמליים, העורות מתכלים ויכולים לעזור לחתוך פסולת אלקטרונית.
החוקרים הפיקו את עורות התפטיר מהפטרייה Ganoderma מחזירת אור, הגדל על עץ קשה מת באקלים מתון מתון. כדי ליצור מעגלים אלקטרוניים, הם השתמשו בשקיעת אדים פיזית כדי להניח שכבה דקה של נחושת וזהב על העור. לאחר מכן הוסרה מתכת משכבת פני השטח הזו באמצעות אבלציה בלייזר, והותירה מאחור נתיבים מוליכים. החוקרים כינו את הגישה החדשנית הזו ליצירת אלקטרוניקה גמישה ומתכלה בשם "MycelioTronics", ותיארו את עבודתם ב התקדמות מדע.
המספר העצום של מכשירים המיוצרים בימינו, יחד עם אורך חייהם הפוחת, מוביל לכמויות אדירות של פסולת אלקטרונית, והנפחים עולים במהירות. על פי צג פסולת אלקטרונית עולמית 2020, שיא של 53.6 מיליון טון של פסולת אלקטרונית כזו הושלך ב-2019 - נתון שצפוי לגדול ל-74.7 מיליון טון עד 2030.
יש גם התמקדות גוברת בפיתוח של אלקטרוניקה גמישה, עבור חיישנים אוטונומיים לניטור בריאות, למשל, שיש להם תוחלת חיים של ימים או שבועות בלבד. לפי מרטין קלטנברונר, פיזיקאי מאוניברסיטת יוהנס קפלר, עבור סוגי אלקטרוניקה אלה, רכיבים מתכלים יהיו יתרון רב.
"הדבר היחיד שקשה מאוד למחזר הוא המעגלים הגמישים או המודפסים... הם פשוט זולים מדי וקשים מדי להפרדה לחלקים בודדים שלהם", מסביר קלטנברונר. מדענים בחנו את החלפת לוחות מעגלים מבוססי פולימרים במכשירים גמישים בנייר, אבל קלטנברונר אומר שזה לא בר קיימא. ייצור הנייר הוא עתיר מדי מים ואנרגיה.
עורות דמויי נייר
בזמן העבודה על חומרים מבוססי פטריות לבידוד בניין, קלטנברונר ועמיתיו הבחינו שהפטריות מייצרות עור צפוף וקומפקטי של תפטיר, שהוא רשת של חוטים פטרייתיים. עורות אלה נראו כמו נייר והמדענים תהו אם ניתן להשתמש בהם עבור מעגלים גמישים.
הצוות גידל עורות תפטיר על ידי כיסוי שבבי עץ בוק לחים שחוסנו בהם Ganoderma מחזירת אור עם רשת מפריד פוליאתילן ואחסון אותם ב-25 מעלות צלזיוס. לאחר גידול פטרייתי מספיק, המפריד נתלש מהמצע ועור התפטיר הוקלף בזהירות מהמפריד. לאחר מכן התפטיר הרטוב יובש ונדחס כדי לייצר את העורות הסופיים.
לאחר שקיעה ואבלציה בלייזר של שכבת המתכת, החוקרים בדקו את לוחות המעגלים של התפטיר שנוצרו. הם גילו שיש להם מוליכות גבוהה ויציבות תרמית, והם היו מסוגלים לעמוד בסביבות 2000 מחזורי כיפוף לפני שסרט המתכת התחיל להיסדק וההתנגדות החשמלית עלתה. ניתן גם לקפל את העורות מספר פעמים עם עלייה מתונה בלבד בהתנגדות.
בשלב הבא החוקרים יצרו שטוח, 2 ס"מ2 סוללת תפטיר, באמצעות עור תפטיר ספוג בתמיסת אלקטרוליטים בעלת מוליכות יונים גבוהה (אמוניום כלוריד ואבץ כלוריד) כמפריד, ושני עורות תפטיר כמארז החיצוני. מבנה זה מביא לכך שאחוז גבוה מהסוללה מתכלה, לטענתם.
כדי להדגים עוד יותר את הרעיון שלהם, הצוות יצר מכשיר אלקטרוני המורכב מסוללת תפטיר, מודול תקשורת נתונים בלוטות' וחיישן עכבה המולחם על לוח מעגל תפטיר. בדיקות הראו שמכשיר החיישן הזה הצליח לזהות אצבע מתקרבת ושינויים בלחות בתא אקלים.
צבעי דיו מבוססי פחמן מייצרים טרנזיסטורים ראשונים הניתנים למחזור מלא
לאחר שסיימו עם המעגלים, החוקרים גילו שהם יכולים להסיר את הרכיבים הניתנים לשימוש חוזר על פני השטח באמצעות אקדח חום או ברזל הלחמה. זה השאיר את לוח מעגל התפטיר, שהתפרק בערימת קומפוסט. תוך 11 ימים הוא איבד 93% מהמסה היבשה שלו ולאחר שלב זה לא ניתן היה להבחין בין השאריות מהאדמה.
"אתה יכול לשים את זה בקומפוסט הביתי שלך", אומר קלטנברונר עולם הפיזיקה. הוא מסביר שזה היתרון של החומרים הפטרייתיים שלהם על פני פלסטיק מתכלה שדורשים תנאים ספציפיים לפירוק, "תפטיר נמצא ממש בכל מקום בסביבה הטבעית שלנו" והעורות הם מוצר טבעי לחלוטין.
