オーストリアの物理学者と材料科学者は、真菌の菌糸体の皮が電子デバイスの基板として使用できることを示しました。 チームは薄いスキンを使用して、菌糸体電池、湿度および近接センサー、および Bluetooth 通信モジュールで構成される自律センシング デバイスを作成しました。 電気回路をパターン化するための柔軟な表面を提供するだけでなく、スキンは生分解性であり、電子廃棄物の削減に役立ちます。
研究者たちは菌類から菌糸体の皮を作りました マンネンタケ、穏やかな温暖な気候で死んだ広葉樹で育ちます。 電子回路を作成するために、彼らは物理蒸着を使用して、銅と金の薄い層を皮膚に配置しました。 次に、レーザーアブレーションによってこの表面層から金属を除去し、導電経路を残しました。 研究者は、柔軟で生分解性の電子機器を作成するこの新しいアプローチを「MycelioTronics」と名付けました。 科学の進歩.
現在、膨大な数のデバイスが製造され、寿命が短くなっているため、膨大な量の電子廃棄物が発生しており、その量は急速に増加しています。 による グローバルE-Wasteモニター2020、53.6 年には記録的な 2019 万トンの電子廃棄物が廃棄されました。この数字は、74.7 年までに 2030 万トンに増加すると予測されています。
また、健康監視用の自律型センサーなど、寿命がわずか数日または数週間のフレキシブル エレクトロニクスの開発にもますます注目が集まっています。 によると マーティン・カルテンブルンナーヨハネス・ケプラー大学の物理学者である .
「リサイクルが本当に難しいのは、フレキシブル回路基板またはプリント回路基板です。これらは安すぎて、個々の部品に分離するのが難しすぎます」と Kaltenbrunner 氏は説明します。 科学者たちは、フレキシブル デバイスのポリマー ベースの回路基板を紙に置き換えることを検討してきましたが、これは持続可能ではないと Kaltenbrunner 氏は言います。 紙の生産は水とエネルギーを大量に消費します。
紙のようなスキン
Kaltenbrunner と彼の同僚は、建物の断熱材用のキノコベースの材料に取り組んでいるときに、菌糸のネットワークである菌糸体の密でコンパクトな皮膚を生成していることに気付きました。 これらのスキンは紙のように見え、科学者はフレキシブル回路基板に使用できるかどうか疑問に思いました.
チームは、湿ったブナの木の削りくずを接種して菌糸体の皮を成長させました。 マンネンタケ ポリエチレンセパレーターグリッドを使用し、25°C で保存します。 菌が十分に増殖した後、セパレーターを基材からはがし、菌糸体の皮膚をセパレーターから注意深く剥がした。 次に、湿った菌糸体を乾燥させ、圧縮して、最終的なスキンを作成しました。
金属層の堆積とレーザーアブレーションの後、研究者は結果として得られた菌糸体回路基板をテストしました。 彼らは、それらが高い伝導性と熱安定性を持ち、金属フィルムが割れ始めて電気抵抗が増加する前に約2000回の曲げサイクルに耐えることができることを発見しました. 外皮は数回折りたたむこともできますが、抵抗はわずかに増加します。
次に、研究者は 2 cm のフラットを作成しました2 イオン伝導性の高い電解質溶液（塩化アンモニウムと塩化亜鉛）に浸した菌糸体スキンをセパレーターとして使用し、XNUMX つの菌糸体スキンを外側ケーシングとして使用する菌糸体バッテリー。 この構造により、バッテリーの高い割合が生分解性になると彼らは主張しています。
彼らのコンセプトをさらに実証するために、チームは、菌糸体バッテリー、Bluetooth データ通信モジュール、および菌糸体回路基板にはんだ付けされたインピーダンス センサーで構成される電子デバイスを作成しました。 テストでは、このセンサーデバイスが接近する指と気候チャンバー内の湿度の変化を検出できることが示されました。
炭素ベースのインクで初めて完全にリサイクル可能なトランジスタが実現
回路が完成すると、研究者はヒートガンまたははんだごてを使用して、再利用可能な表面実装部品を取り外すことができることを発見しました。 これにより、菌糸体の回路基板が残り、堆肥の山の中で崩壊しました。 11 日以内に、乾燥質量の 93% が失われ、この時点以降、残骸は土壌と区別がつかなくなりました。
「家庭の堆肥に入れることができます」と Kaltenbrunner 氏は言います。 物理学の世界. 彼は、これが分解するのに特定の条件を必要とする生分解性プラスチックよりも菌類材料の利点であると説明しています.
