As peles de micélio de fungos podem ser usadas como substratos para dispositivos eletrônicos, mostraram físicos e cientistas de materiais na Áustria. A equipe usou as peles finas para criar dispositivos de detecção autônomos que consistem em baterias de micélio, um sensor de umidade e proximidade e um módulo de comunicação Bluetooth. Além de fornecer uma superfície flexível para os circuitos elétricos serem modelados, as peles são biodegradáveis e podem ajudar a reduzir o lixo eletrônico.
Os pesquisadores produziram as películas de micélio do fungo Ganoderma lucidum, que cresce em madeira morta em climas temperados amenos. Para criar circuitos eletrônicos, eles usaram a deposição física de vapor para colocar uma fina camada de cobre e ouro na pele. O metal foi então removido desta camada superficial por meio de ablação a laser, deixando para trás caminhos condutores. Os pesquisadores chamaram essa nova abordagem para criar eletrônicos flexíveis e biodegradáveis de “MycelioTronics”, descrevendo seu trabalho em Os avanços da ciência.
O grande número de dispositivos produzidos hoje em dia, juntamente com sua vida útil cada vez menor, leva a enormes quantidades de lixo eletrônico, e os volumes estão aumentando rapidamente. De acordo com Monitor Global de Lixo Eletrônico 2020, um recorde de 53.6 milhões de toneladas desse lixo eletrônico foi descartado em 2019 – um número que deve aumentar para 74.7 milhões de toneladas até 2030.
Há também um foco crescente no desenvolvimento de eletrônicos flexíveis, para sensores autônomos para monitoramento de saúde, por exemplo, que têm vida útil de apenas alguns dias ou semanas. De acordo com Martin Kaltenbrunner, físico da Universidade Johannes Kepler, para esses tipos de eletrônicos, os componentes biodegradáveis seriam muito vantajosos.
“A única coisa que é realmente difícil de reciclar é a placa de circuito impresso ou flexível... elas são muito baratas e muito difíceis de separar em suas partes individuais”, explica Kaltenbrunner. Os cientistas têm procurado substituir placas de circuito baseadas em polímeros em dispositivos flexíveis por papel, mas Kaltenbrunner diz que isso não é sustentável. A produção de papel é muito intensiva em água e energia.
peles semelhantes a papel
Enquanto trabalhava em materiais à base de cogumelos para isolamento de edifícios, Kaltenbrunner e seus colegas notaram que os fungos estavam produzindo uma pele densa e compacta de micélio, que é uma rede de filamentos fúngicos. Essas peles pareciam papel e os cientistas se perguntaram se poderiam ser usadas para placas de circuito flexível.
A equipe cultivou peles de micélio cobrindo aparas úmidas de madeira de faia inoculadas com Ganoderma lucidum com grade separadora de polietileno e armazená-los a 25°C. Após crescimento fúngico suficiente, o separador foi arrancado do substrato e a pele do micélio foi cuidadosamente retirada do separador. O micélio úmido foi então seco e comprimido para produzir as películas finais.
Após a deposição e ablação a laser da camada de metal, os pesquisadores testaram as placas de circuito de micélio resultantes. Eles descobriram que tinham alta condutividade e estabilidade térmica e eram capazes de suportar cerca de 2000 ciclos de dobra antes que o filme de metal começasse a rachar e a resistência elétrica aumentasse. As peles também podem ser dobradas várias vezes com apenas aumentos moderados na resistência.
Em seguida, os pesquisadores criaram um plano, 2 cm2 bateria de micélio, usando uma película de micélio embebida em uma solução eletrolítica altamente condutora de íons (cloreto de amônio e cloreto de zinco) como separador e duas películas de micélio como revestimento externo. Essa estrutura resulta em uma alta porcentagem da bateria sendo biodegradável, afirmam.
Para demonstrar ainda mais seu conceito, a equipe criou um dispositivo eletrônico composto por uma bateria de micélio, um módulo de comunicação de dados Bluetooth e um sensor de impedância soldado a uma placa de circuito de micélio. Os testes mostraram que este dispositivo sensor foi capaz de detectar a aproximação de um dedo e mudanças na umidade em uma câmara climática.
Tintas à base de carbono produzem os primeiros transistores totalmente recicláveis
Depois de terminarem os circuitos, os pesquisadores descobriram que poderiam remover os componentes reutilizáveis montados na superfície usando uma pistola de calor ou ferro de solda. Isso deixou a placa de circuito do micélio, que se desintegrou em uma pilha de composto. Em 11 dias, havia perdido 93% de sua massa seca e, a partir desse ponto, todos os restos eram indistinguíveis do solo.
“Você pode colocá-lo em seu composto doméstico”, diz Kaltenbrunner Mundo da física. Ele explica que essa é a vantagem de seus materiais fúngicos em relação aos plásticos biodegradáveis que exigem condições específicas para se decompor, “o micélio está literalmente em todo lugar em nosso ambiente natural” e as peles são um produto totalmente natural.
