Ar parastu augu lapu celulozes struktūru Leaftronics, veicot īpašu apstrādi, var izturēt augstas temperatūras un kļūt par biodegradējamo mikroshēmu pamatu.
Drēzdenes Tehniskās universitātes TUD pētnieku grupa profesora Karla Leo vadībā ir izstrādājusi dabas iedvesmotu risinājumu, kas var izmainīt elektronikas ražošanu. Leaftronics projekts izmanto lapu dabisko struktūru, lai izveidotu bioloģiski noārdāmus elektroniskos komponentus.
Parastās drukāto shēmu plates tiek izgatavotas no epoksīda sveķiem, kas pastiprināti ar stikla šķiedru. Šie materiāli nav otrreizēji pārstrādājami un nav bioloģiski noārdāmi. Ņemot vērā milzīgo elektronisko atkritumu daudzumu, kas pieaug par vairāk nekā 60 miljoniem tonnu gadā, nepieciešamība pēc alternatīvas ir steidzama.
Iepriekšējie pētījumi koncentrējās uz dabīgu bioloģiski noārdāmu polimēru izstrādi. Šai pieejai bija problēmas ar temperatūras un ķīmisko izturību. Pastāv principāls konflikts starp bioloģiskās noārdīšanās spēju, kam nepieciešama vāja molekulu saite, un termisko un ķīmisko stabilitāti, kurai nepieciešams pretējais.
«Šis pētījums parāda, ka lignocelulozes rāmji, kas iegūti no lapām, var stabilizēt no bioresursiem iegūtus polimērus, apstrādātus ar šķīdumu, darbojoties kā dabiskas ierobežojošas vides. Šādas pastiprinātās plānās plēves, pat pamatojoties uz želatīnu (Tg ~60°C), var izturēt procesus virs 200°C. Mēs demonstrējam ar iegremdēšanu pārklātas etilcelulozes plēves, kas piemērotas komerciāli dzīvotspējīgām pielaidotām shēmām. Plēves nodrošina augstu elastību, vairāk nekā 80% caurspīdīgumu un mazāku par 5,5 nm virsmas raupjumu», — ir minēts pētījuma anotācijā.
Pētnieku komanda ir veikusi ievērojamu soli uz priekšu šī konflikta risināšanā. Leaftronics izmanto lapu dabisko struktūru, lai izveidotu biodegradējamu elektroniku. Viņi piedāvā ilgtspējīgu, efektīvu un izplatāmu risinājumu globālajai elektronisko atkritumu problēmai. Attīstība notika, pateicoties atklājumam, ka lapu dabiskās struktūras, kas kalpo par dzīvo šūnu rāmjiem, var tikt pielāgotas, lai nostiprinātu šķīdumā apstrādātas biodegradējamas polimēru plēves.
«Mēs bijām pārsteigti, atklājot, ka šie dabiskie rāmji ne tikai atbalsta dzīvās šūnas, bet var arī turēt kopā polimērus, kas tiek pārstrādāti šķīdumā, pat pie salīdzinoši augstām temperatūrām, kad tiem vajadzētu plūst», — paskaidro doktors Hanss Klimanns, Pielietotās fizikas institūta Organisko ierīču un sistēmu grupas vadītājs.
Pētnieki parādīja, ka ar lignocelulozi pastiprinātas polimēru plēves var izturēt mikroshēmu ražošanas procesu un tikt izmantotas mūsdienu plānaizsardījuma ierīcēs, piemēram, OLED paneļos. Plēvju gludums, kas ir galvenā prasība ļoti plāna materiāla slāņu nogulsnēšanai, pavērs ceļu augstražīgai plānaizsardījuma elektronikas ražošanai uz šāda veida pamatnēm.
«Mēs redzam, ka iebūvētā dabiskā kvazifraktālā struktūra šķiet termomehāniski stabilizē polimēru plēves, nekaitējot to bioloģiskajai noārdīšanās spējai», — teic doktors Rakesh R. Nairs, kurš veicis pētījuma pamata izstrādi
Leaftronics substrātiem ir trīs reizes mazāks oglekļa pēdas nospieds nekā papīram. Kad ierīces nonāk savā dzīves cikla beigās, substrātus var viegli sadalīt augsnē vai pārstrādāt biogāzes iekārtās, iegūstot no shēmām elektroniskās komponentes un vērtīgus materiālus. Pētījums ir publicēts žurnālā Science Advances.
Avots: TechXplore
Komentāri (0)
Šobrīd nav neviena komentāra