В буквальном смысле зеленого технологического прогресса группа исследователей нашла способ заменить обычную печатную плату (ПП) в электронных устройствах биоразлагаемой альтернативой, сделанной из листьев деревьев. Ранее в Science Advances сообщалось, что такая «листотроника» может помочь сократить десятки миллионов тонн электронных отходов, или e-отходов, которые человечество производит каждый год.
«Идея очень интересная» и «весьма многообещающая», — говорит Лань Инь, материаловед и инженер из Университета Цинхуа, который работает над разработкой биоразлагаемой электроники, но не принимал участия в исследовании.
Электронные отходы повсюду и быстро накапливаются. В 2022 году производители произвели 62 миллиона тонн электронных отходов по всему миру. И ожидается, что эта цифра увеличится более чем на 30% к 2030 году, поскольку современная электроника разрабатывается как одноразовая, говорит Ракеш Наир, научный сотрудник и инженер Института прикладной физики Дрезденского технического университета (TU Dresden). «Мы можем легко производить электронику, которая прослужит 10, 20, 30 лет, но мы намеренно делаем ее так, чтобы вы покупали новую модель», — говорит Наир.
По массе печатные платы — панели, к которым крепятся электронные компоненты — составляют до 60% электронных отходов. Печатные платы обычно изготавливаются из чрезвычайно прочного пластика или стекловолокна, пропитанного эпоксидной смолой, неперерабатываемой подложки, которая является «ядром проблемы», — говорит Ганс Клееманн, экспериментальный физик из Технического университета Дрездена и научный руководитель Наира. «Это действительно мешает вам заниматься всеми этими важными вещами, такими как переработка и повторное использование компонентов». Поэтому Клееманн, Наир и коллеги отправились на поиски более экологичной альтернативы.
Сначала Наир думал использовать бумагу для досок, но его отговорило количество воды и загрязняющих веществ, необходимых для производства бумаги. Однажды, глядя на большое дерево магнолии около своего института, «он просто щелкнул»: он мог бы использовать вместо этого ее листья.
Биоразлагаемые, но достаточно прочные, чтобы выдерживать ураганы, листья черпают свою силу из своего «скелета» — сильно разветвленной сети тонких жилок из древесного соединения, называемого лигноцеллюлозой. Чтобы превратить лист магнолии в материал для печатной платы, Наир сначала разобрал его до скелета, химически удалив клетки листа. Затем он заполнил отверстия скелета этилцеллюлозой, прочным биоразлагаемым полимером. Полученная гибкая плата выдерживала все виды процессов производства электроники, включая резку форм на платах лазерами, печать схем поверх них с помощью коммерческих серебряных чернил и пайку компонентов на них.
Наир даже поместил лист в современную машину физического осаждения из паровой фазы и наложил слои материала, чтобы сделать органические светодиоды, в результате чего получился светящийся листотрон. Наир говорит, что рассказал Клееманну об этом тесте только после его успеха, потому что было возможно, что он мог повредить дорогостоящую машину.
Leaftronics от Nair не только хорошо работают, но и хорошо ломаются. Команда смогла удалить дорогие металлы и компоненты схемы, поместив leaftronics в ультразвуковую кислотную ванну. Сами платы начали разрушаться всего через месяц в компостной куче.
Исследователи подсчитали, что Leaftronics также генерирует гораздо меньше выбросов во время производства, чем обычные платы. В конечном итоге Наир представляет себе завод по производству и переработке электроники, расположенный рядом с лесной фермой, чтобы листья можно было собирать экологически чистым способом, превращать в leaftronics, а затем перерабатывать (схемы) или разлагать и использовать в качестве топлива (листья). «Ничего не пропадает зря», — говорит он.
«Это значимый шаг» к устойчивой электронике, говорит Клара Сантато, физико-химик из Монреальского политехнического института, изучающая устойчивую органическую электронику. Большинство исследователей в области зеленой электроники ищут альтернативы редким и дорогим материалам, используемым в электронных схемах, поэтому Сантато приветствует Наира и команду за то, что они вместо этого сосредоточились на базовой плате. Однако она отмечает, что одной технологии будет недостаточно для решения проблем устойчивости электронной промышленности. «Глобальная проблема не имеет единственного ответа», — говорит она.
Как и в случае с любой начинающей технологией, самой большой проблемой, скорее всего, станет убеждение производителей электроники принять leaftronics. Хотя материалы хорошо себя зарекомендовали в лабораторных испытаниях, этого может быть недостаточно, чтобы побудить производителей перейти на них. Из-за своей биоразлагаемости leaftronics также, скорее всего, не будет соответствовать определенным отраслевым стандартам.
Текущие материалы для печатных плат практически не имеют себе равных с точки зрения прочности, и они являются эталоном для текущих правил, касающихся электронных компонентов, отмечает Клееман. «Возможно, регуляторы должны снизить барьер на стабильность на 5%, чтобы позволить нам выйти на этот рынок», — говорит он. «Это больше касается готовности отрасли к изменениям, потому что им нужно идти на компромисс».
SciJ: В Японии научились превращать в экологичную бумагу выброшенную лапшу
Исследователями из японского Университета Кагавы разработана технология переработки выброшенной лапши удон в биоразлагаемую бумагу. Процесс основан на применении микроорганизмов, способных превращать пищевые отходы в тонкие листы целлюлозы, похожие на традиционную…
NatCom: Скрытые способности к регенерации конечностей выявили у людей
Американскими учеными выявлена способность млекопитающих к восстановлению утраченных тканей после травм и ампутаций. Группе исследователей из Техасского университета удалось добиться регенерации костей, связок, сухожилий и суставных структур на базе использования…
NatCom: Растения научили светиться при выявлении вирусов
Учеными из испанского Института молекулярной и клеточной биологии растений (IBMCP) созданы генетически модифицированные растения, начинающие менять цвет свечения, когда происходит заражение вирусами. Разработка даёт возможность выявления инфекции еще до явных…
МО: за ночь над регионами России сбили 239 украинских БПЛА
Беспилотники уничтожили над территориями Астраханской, Белгородской, Брянской, Курской, Орловской, Ростовской областей, Краснодарского края, Республики Крым, Республики Адыгея, а также над акваториями Азовского и Черного морей Российские средства ПВО перехватили и…
Аксенов: из-за атаки БПЛА ВСУ на Керченский полуостров погибли четыре человека
На Керченском полуострове от атаки БПЛА ВСУ погибли 4 человека и 28 пострадали. Об этом в "Максе" сообщил глава Республики Крым Сергей Аксенов. "В результате атаки вражеских БПЛА на Керченский…
В результате атаки БПЛА ВСУ на Керченской паромной переправе погиб человек
В Темрюкском районе на Керченской переправе атакован паром «Панагия». По предварительной информации один человек погиб, еще один – пострадал. Также в результате атаки БПЛА произошло возгорание на нефтяном терминале в…
Как Ирану удалось достойно выстоять против США
В Швейцарии завершился первый раунд переговоров Ирана и США – а значит, войну между двумя этими стра...
Ученые объяснили, как ожидания и внимание влияют на скорость реакции и память
Люди обрабатывают большой объем информации об окружающей среде, адаптируясь к ее изменениям, — без з...
Работа - это такая вещь, которая мешает получать удовольствие от жизни, помогая получать удовольствие от жизни.
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".