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».
В нафталине разглядели перспективный материал для аккумуляторов
Группа ученых из Сколтеха опубликовала в журнале Progress in Materials Science обзор, в котором были систематизированы итоги более десяти лет исследований об опыте применении полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в металл‑ионных…
Создана биоплёнка из отходов, что защищает продукты не хуже пластика
Учёными создана биоплёнка, не пропускающая ни кислород, ни водяной пар. Через месяц после применения подобная упаковка попросту исчезает. О деталях новации рассказало издание ACS Applied Materials. Пластик окружает нас повсюду.…
Для изготовления косметики предложено использовать отходы
Новая методика использует пищевые отходы для синтеза среднецепочечных кислот. Она уменьшит потребность в пальмовом масле и снизит нагрузку на экосистемы. Исследователями из Университета Торонто открыт способ производства среднецепочечных карбоновых и …
МО: за ночь над территорией России сбили три украинских БПЛА
Российские средства ПВО за ночь уничтожили над Брянской областью три украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО уничтожены три украинских беспилотных летательных…
В Белгородской области за сутки от атак ВСУ погиб человек, еще шесть получили ранения
Вооруженные силы Украины продолжают атаковать территорию Белгородской области, за минувшие сутки в результате ударов один человек погиб, еще шесть получили ранения. Об этом сообщается в Telegram-канале оперштаба региона. "В Шебекинском…
Сотрудник ЗАЭС погиб при ударе беспилотника ВСУ
Сотрудник Запорожской атомной электростанции, водитель погиб в результате удара БПЛА ВСУ по территории транспортного цеха. Об этом сообщили на ЗАЭС. "Сегодня в результате удара беспилотного летательного аппарата ВСУ по территории…
Новое покушение выявило разлад в администрации президента Трампа
Жизнь Дональда Трампа вновь попала под угрозу: против главы Белого дома было организовано уже четвер...
Daily Mail: Летучие мыши распространяют новый опасный для людей вирус
Международному научному коллективу удалось обнаружить новый коронавирус у летучих мышей, который уже...
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)".