Полностью перерабатываемая печатная электроника

Существует постоянно растущая куча выброшенных электронных устройств, которые либо больше не работают, либо были выброшены в пользу более новой модели. Часть проблемы заключается в том, что электронные устройства трудно перерабатывать. Обрезки меди, алюминия и стали можно перерабатывать, а кремниевые чипы, лежащие в основе устройств, — нет.

Теперь инженеры разработали полностью перерабатываемый, полностью функциональный транзистор, изготовленный из трех чернил на основе углерода, которые можно легко печатать на бумаге или других гибких, экологически чистых поверхностях. Углеродные нанотрубки и графеновые чернила используются для полупроводников и проводников соответственно. Хотя эти материалы не новы в мире печатной электроники, путь к вторичной переработке был открыт с разработкой изолирующих диэлектрических чернил на основе древесины, называемых наноцеллюлозой.

Команда разработала метод суспендирования кристаллов наноцеллюлозы, извлеченных из древесных волокон, которые — с добавлением небольшого количества поваренной соли — дают чернила, которые превосходно работают в качестве изолятора в печатных транзисторах. Используя три типа чернил в аэрозольном струйном принтере при комнатной температуре, команда показала, что полностью углеродные транзисторы работают достаточно хорошо для использования в самых разных областях даже через шесть месяцев после первоначальной печати.

Погружая устройства в серию ванн, слегка вибрируя их звуковыми волнами и центрифугируя полученный раствор, углеродные нанотрубки и графен последовательно извлекаются со средним выходом почти 100%. Затем оба материала можно повторно использовать в одном и том же процессе печати, при этом практически не теряя своих эксплуатационных характеристик. А поскольку наноцеллюлоза изготовлена ​​из дерева, ее можно просто переработать вместе с бумагой, на которой она была напечатана.

По сравнению с резистором или конденсатором транзистор представляет собой относительно сложный компьютерный компонент, используемый в таких устройствах, как схемы управления питанием или логические схемы, а также различные датчики. Эту технологию можно использовать в большом здании, где требуются тысячи простых датчиков окружающей среды для контроля энергопотребления или индивидуальные биосенсорные накладки для отслеживания состояния здоровья.