Inžinieriai sukūrė pirmąją pasaulyje visiškai perdirbamą spausdintą elektroniką

Pirmojo visiškai perdirbamo spausdinto tranzistoriaus 3D perteikimas. Paskola: Hercogo universitetas

Naujoji technologija atima beveik 100% visų anglies pagrindu pagamintų tranzistorių, išsaugodama būsimą medžiagos funkcionalumą.

Hercogo universiteto inžinieriai sukūrė pirmąją pasaulyje visiškai perdirbamą spausdintą elektroniką. Demonstruodami anglį – gana sudėtingą kompiuterio komponentą – tranzistorių, pagamintą iš trijų anglies pagrindu pagamintų rašalų, mokslininkai tikisi įkvėpti naujos kartos perdirbtą elektroniką, padedantį kovoti su vis didėjančia pasauline elektroninių atliekų epidemija.

Kūrinys internete (2021 m. Balandžio 26 d.) Pasirodo internete žurnale Gamtos elektronika,

“Silicio pagrindu pagaminti kompiuterių komponentai tikriausiai niekada neišnyks. Mes nesitikime, kad lengvai perdirbama elektronika, tokia kaip mūsų, pakeis jau plačiai naudojamą technologiją”, – sakė Aaronas Franklinas, hercogo elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorius Aaronas Frankas. “Tačiau mes tikimės, kad sukūrę naują, visiškai perdirbamą, lengvai spausdinamą elektroniką, parodydami, ką jie gali padaryti, jie bus plačiai naudojami būsimose programose.”

https://www.youtube.com/watch?v=XNl910zoog4:
Izoliuojanti celiuliozė atspausdinta ant kitų anglies pagrindu pagamintų komponentų, kad būtų pagamintas pirmasis visiškai perdirbamas spausdintas tranzistorius. Tyrėjai tikisi įkvėpti naujos kartos perdirbtos elektronikos, kad padėtų kovoti su vis didėjančia pasauline elektroninių atliekų epidemija. Paskola: Hercogo universitetas

Kai vis daugiau žmonių visame pasaulyje perima elektroniką savo gyvenime, auga krūva išmestų įrenginių, kurie arba nebeveikia, arba yra išmesti naujojo modelio naudai. Jungtinių Tautų skaičiavimais, mažiau nei ketvirtadalis milijonų svarų elektronikos, išmesta kiekvienais metais, yra perdirbama. Ir problema tik blogės, nes pasaulis aprūpins 5G įrenginiais. Things Daiktų internetas toliau plečiasi.

Dalis problemos yra ta, kad elektroninius prietaisus sunku perdirbti. Šimtai darbuotojų dirba didelėse gamyklose, sulaužydami didelės apimties įrangą. Nors vario, aliuminio ir plieno likučius galima perdirbti, silicio drožlės, esančios prietaisų pagrindu, negali.

Naujame tyrime Franklinas ir jo laboratorija demonstruoja visiškai perdirbamą, visiškai funkcionalų tranzistorių, pagamintą iš trijų anglies pagrindu pagamintų rašalų, kuriuos galima lengvai atspausdinti ant popieriaus ar kitų lanksčių, aplinkai nekenksmingų paviršių. Anglies nanovamzdeliai և: grafenas Rašalai naudojami atitinkamai puslaidininkiams ir siųstuvams. Nors spausdintos elektronikos pasaulyje šios medžiagos nėra naujiena, Franklinas sako, kad perdirbimo procesas buvo grindžiamas kuriant medienos izoliacinį dielektrinį rašalą, vadinamą nanoceliulioze.

Eksperimentinė biojutiklių perdirbta elektronika

Mokslininkai išbando visiškai apdorotą spausdintą elektronikos biosensorių. Perdirbant perdirbama beveik 100% panaudotų medžiagų, և medžiagos praranda labai mažai savo pajėgumų. Paskola: Hercogo universitetas

„Nanoceliuliozė yra biologiškai skaidoma ir daugelį metų naudojama pakuotėse“, – sakė Franklinas. „Ir nors žmonės jau seniai žino apie galimą jo naudojimą kaip izoliatorių elektronikoje, dar niekas nesugalvojo, kaip jį naudoti su spausdinamu rašalu. Tai yra vienas iš raktų, kad šie visiškai perdirbami įrenginiai veiktų “.

Mokslininkai sukūrė nanoceliuliozės kristalų, ekstrahuotų iš medienos pluoštų, suspendavimo metodą, kurį, apibarstius trupučiu valgomosios druskos, gaunamas rašalas, kuris puikiai veikia kaip izoliatorius jų atspausdintuose tranzistoriuose. Naudojant tris rašalus aerozoliniame spausdintuve kambario temperatūroje, komanda rodo, kad visi jų anglies tranzistoriai veikia pakankamai gerai, kad galėtų pritaikyti įvairias programas net praėjus šešiems mėnesiams po pradinio spausdinimo.

Tada komanda parodo, koks yra perdirbamas jų dizainas. Panardinant jų prietaisus į daugybę vonių, švelniai juos vibruojant garso bangomis ir centrifuguojant gautą tirpalą, anglies nanovamzdeliai ir grafenas vėliau sumažinami iki beveik 100% vidutinio derlingumo. Abi medžiagos vėliau gali būti naudojamos tame pačiame spausdinimo procese, tuo pat metu prarandant labai mažai savo gyvybingumo. Kadangi nanoceliuliozė yra pagaminta iš medžio, ją galima paprasčiausiai perdirbti su ant jos atspausdintu popieriumi.

Lyginant su rezistoriumi ar kondensatoriumi, tranzistorius yra gana sudėtingas kompiuterio komponentas, naudojamas tokiuose prietaisuose kaip galios valdymas ar loginės grandinės ir įvairūs jutikliai. Franklinas paaiškina, kad pirmiausia pademonstruodamas visiškai perdirbamą daugiafunkcį tranzistorių, jis tikisi žengti pirmąjį žingsnį link technologijos, kurios komerciškai siekiama paprastiems prietaisams. Pavyzdžiui, Franklinas sako įsivaizduojantis, kad dideliame pastate naudojama technologija reikalauja tūkstančių paprastų aplinkos jutiklių, kad galėtų prisitaikyti prie energijos ar medicininių biosensinginių pleistrų naudojimo.

„Tokia perdirbta elektronika nepasirodys, pakeis visą trilijono dolerių vertės pramonę, jokiu būdu negalime niekur atspausdinti perdirbamų kompiuterių procesorių“, – sakė Franklinas. “Tačiau tikiuosi, kad šių naujų medžiagų ir jų funkcionalumo demonstravimas yra teisingas žingsnis teisinga elektronikos gyvavimo ciklo kryptimi”.

Nuoroda. Nicholas X. Williamsas, George’as Bullardas, Nathanielis Brooke’as, Michaelas J Therienasas ir Aaronas D. Franklinas „Spausdinta ir perdirbta anglies elektronika naudojant kristalinę nanoceliuliozę“, 2021 m. Balandžio 26 d. Gamtos elektronika,
DOI: 10.1038 / s41928-021-00574-0:

Šį darbą parėmė Gynybos departamento Kongreso medicinos tyrimų programa (W81XWH-17-2-0045), Nacionaliniai sveikatos institutai (1R01HL146849) ir Oro pajėgų tyrimų biuras (FA9550-18-1-0222).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Didžiausia aplinkos šalinimo kaukė – ir kaip ją sumažinti

Naujas tyrimas nustatė naudojamo N95 išeikvojimą ir pasiūlė tinkamus būdus jį sumažinti. Nuo praėjusiais metais prasidėjusios „Covid-19“ epidemijos, užrištos akys tapo dar viena sveikatos apsaugos...

Neuromediatorių lygis smegenyse nuspėja matematinius sugebėjimus

Skenavimas buvo baigtas 1 ir 2 metu (maždaug po 1,5 metų) kiekvienoje iš penkių amžiaus grupių (6-erių, 10-mečių, 14-mečių, 16-mečių ir 18 metų) -metukai)....

Genetikai atskleidžia mutacijas, sukeliančias sunkų vaikystės vėžį – vartokite vaistus, kad pašalintumėte jų šalutinį poveikį

Trejybės koledžo genetikai atrado specifinio geno, vadinamo H3K27M, mutaciją, sukeliančią neišgydomą vaikystės vėžį, vadinamą diffi midi glioma (DMG). Augimas taikant tikslinius vaistus. Jų istoriniai...

Neigiamų jonų sulaikymas tarpžvaigždinėje erdvėje

Kaip tarpžvaigždinėje aplinkoje kuriamos neigiamai įkrautos molekulės? Tarpžvaigždiniai debesys yra naujų žvaigždžių gimtinė. Tačiau jie taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant gyvenimą visatoje per...

Naujas algoritmas skrenda greičiau nei bepiločiai orlaiviai nei pasaulinės klasės žmonių rasės pilotai

Dronas, skrendantis per Dūmus, kad įsivaizduotų kompleksinius aerodinaminius efektus. Paskola Robotikos խումբ suvokimo grupė, Juricho universitetas Norėdami būti naudingi, bepiločiai orlaiviai turi būti...

Newsletter

Subscribe to stay updated.