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».
MT: Создана нержавеющая сталь уникальной прочности
Исследователями из Гонконгского университета разработана новая разновидность нержавеющей стали, способная преодолевать экстремальные условия электролиза морской воды при производстве «зеленого» водорода. По мнению ученых, материал поможет заметно удешевить водородные установки через…
Цемент с натуральным каучуком для защиты нефтяных скважин создан в Перми
Многие действующие месторождения в России испытывают последствия преждевременной обводненности. На поверхность вместе с нефтью выбрасывается солидный объем пластовой воды. Что уменьшает КПД добычи и нуждается в дополнительных затратах на сбор…
ИИ научился продлевать срок жизни батарей автомобилей
При быстрой зарядке ускоряется износ аккумуляторов, однако она очень нужна в долгих путях на электромобилях. В недавнем исследовании группа Шведского Технологического университета Чалмерса выявила, что решение для этой проблемы можно…
МО: за ночь над регионами России сбили 50 украинских БПЛА
Российские средства ПВО за прошедшую ночь перехватили и уничтожили над регионами РФ и Азовским морем 50 украинских БПЛА самолетного типа. Об этом сообщили в Минобороны России. "В период с 21:00…
В Белгородской области при атаках ВСУ ранен мужчина
Вооруженные силы Украины атаковали несколько населенных пунктов Белгородской области за прошедшие сутки, ранен мирный житель. Об этом сообщили в канале оперштаба региона в "Максе". "В Белгородском округе в селе Отрадное…
Атака на подстанцию и повреждения транспортного цеха. Последствия обстрела Запорожской АЭС
Высокая активность украинских войск зафиксирована в прошедшие выходные вокруг Энергодара и объектов, связанных с обеспечением работы Запорожской атомной электростанции. Об этом заявила ТАСС директор по коммуникациям ЗАЭС Евгения Яшина. За…
Кто придет на смену президенту Трампу
Кого Дональд Трамп может выбрать своим преемником? От этого выбора зависит многое, однако куда важне...
Ученые обнаружили более 1700 «темных» белков, скрытых в клетках человека
Новое исследование выявило ранее скрытый слой человеческого генома. Международная группа исследовате...
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)".