Оскільки люди у всьому світі використовують у своєму житті все більше електроніки, постійно зростає купа викинутих пристроїв. Всі вони або вже не працюють, або були викинуті на користь нової моделі. За підрахунками Організації Об’єднаних Націй, менше чверті мільйонів фунтів електротехніки, що викидається щороку, переробляється. Проблема буде лише погіршуватися, оскільки світ оновлюється до 5G-пристроїв.
Складність полягає в тому, що електронні пристрої досить важко переробити. На великих заводах працюють сотні робітників, які розбирають громіздкі пристрої на малі частини. Залишки міді, алюмінію та сталі можна переробляти, а ось кремнієві мікросхеми, що лежать в основі пристроїв, ні.
Інженери Університету Дьюка розробили першу у світі друковану електроніку, що повністю переробляється. Продемонструвавши важливий та відносно складний комп’ютерний компонент – транзистор, дослідники сподіваються надихнути нове покоління вторинної електроніки на боротьбу з електронними відходами.
“Комп’ютерні компоненти на основі кремнію, скоріше за все, ніколи не зникнуть. Ми не думаємо, що електроніка, яка легко переробляється, як наша, замінить технології та пристрої, які вже широко використовуються”, – сказав Аарон Франклін – професор кафедри електротехніки в Duke. Він сподівається, що, створивши нову, повністю перероблювану електроніку та продемонструвавши її можливості, вона зможе широко використовуватись у майбутньому.
У новому дослідженні Франклін та його лабораторія демонструють повністю переробний функціональний транзистор, який створений із трьох чорнил на основі вуглецю. Чорнила легко відбиваються на папері або інших екологічно чистих поверхнях.
Вуглецеві нанотрубки та графенові фарби використовуються для напівпровідників та провідників відповідно. Шлях до вторинної переробки був відкритий завдяки розробці ізоляційного діелектричного чорнила, отриманого з дерева, що називається наноцелюлоза.
Наноцелюлоза біологічно розкладається і використовується протягом багатьох років для упакування речей. І хоча люди давно знають про її потенційне застосування як ізолятора в електроніці, ще ніхто не придумав, як використовувати її в чорнилі для друку.
Дослідники розробили метод суспендування кристалів наноцелюлози, витягнутих з деревних волокон, які при посипанні невеликою кількістю кухонної солі, дають чорнило. Воно чудово виконує роль ізолятора в транзисторах. Використовуючи три фарби в аерозольному принтері при кімнатній температурі, команда показує, що їх вуглецеві транзистори працюють досить добре навіть через шість місяців після первинного друку.
Оскільки наноцелюлоза виготовлена з дерева, її можна просто переробити разом із папером, на якому вона була надрукована. Команда також показала, що їх дизайн придатний для вторинної переробки.
У порівнянні з конденсатором, транзистор – це відносно складний комп’ютерний компонент, який використовується в таких пристроях, як управління потужністю, логічних схемах та різних датчиках. Франклін каже, що їх дослідження може знадобитися при експлуатації великої будівлі, де потрібні тисячі простих екологічних датчиків для контролю споживання енергії або спеціальні пластирі біосенсибілізації. Демонстрація цих типів нових матеріалів та їх функціональних можливостей є кроком до нового типу життєвого циклу електроніки.
Читайте найцікавіші еконовини АРТ-ЕНЕРГО в Telegram та Фейсбуці