Viernes, Diciembre 09, 2022

Diseñaron un chip hecho con la piel de un hongo que podria reciclarse fácilmente

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Investigadores de la Universidad Johannes Kepler en Linz, Austria, han creado un nuevo tipo de electrónica biodegradable que llaman MycelioTronics. Y tiene un gran potencial para reducir los desechos electrónicos que afectan al hardware de todo tipo.

El nuevo concepto se basa en cultivar y procesar pieles de un hongo como material de sustrato biodegradable para la electrónica ecológica.

Y es que actualmente todos los circuitos electrónicos, que están hechos de metales conductores, deben descansar sobre una base aislante y refrigerante llamada sustrato. En casi todos los chips de computadora, este sustrato está hecho de polímeros plásticos no reciclables, que a menudo se desechan al final de la vida útil de un chip.

Esto contribuye a los 50 millones de toneladas de desechos electrónicos que se producen cada año. La excelente estabilidad térmica y la naturaleza eléctricamente aislante de la red de rasgos hacen de la piel de micelio un sustrato biodegradable muy adecuado para circuitos electrónicos.

“El sustrato en sí es el más difícil de reciclar”, dice Martin Kaltenbrunner de la Universidad Johannes Kepler en Linz, Alemania. “También es la mayor parte de la electrónica y es el valor más bajo, por lo que si tiene algunos chips que realmente tienen mucho valor, es posible que desee reciclarlos».

Los investigadores han cultivado y procesado pieles de micelio fúngico como material de sustrato biodegradable alternativo.

La “piel” se basa en un hongo que crece naturalmente en la madera dura muerta en climas templados suaves. Poseen alta estabilidad térmica y forma flexible, lo que permite la soldadura de componentes electrónicos y facilita la fabricación de placas de sensores electrónicos. Además, pueden soportar más de 2000 ciclos de flexión.

El micelio se puede utilizar incluso en baterías de bajo consumo. Los investigadores descubrieron que las baterías de micelio podrían alimentar dispositivos de detección autónomos, incluido un módulo Bluetooth y un sensor de humedad y proximidad. Este es un paso importante para la sostenibilidad.

Se menciona que la piel no creció en los otros hongos probados por los investigadores. Cuando extrajeron y secaron la piel, encontraron que era flexible, un buen aislante, podía soportar temperaturas de más de 200 °C y tenía un grosor similar al de una hoja de papel, buenas propiedades para el sustrato de un circuito.

Las pieles permiten el uso de técnicas comunes de procesamiento electrónico, incluida la deposición física de vapor y el modelado láser, para obtener trazas electrónicas con una conductividad de hasta 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Las pieles electrónicas flexibles y conformes de Mycelium resisten más de 2000 ciclos de flexión y se pueden doblar varias veces con un aumento moderado de la fuerza. Demostramos que las baterías de micelio tienen capacidades de hasta ~3,8 mAh cm-2 que se utilizan para alimentar dispositivos de detección autónomos, incluido un módulo Bluetooth y un sensor de humedad y proximidad.

Si se mantiene alejada de la humedad y los rayos UV, la piel probablemente podría durar cientos de años y por lo tanto sería perfecta para la vida útil de un dispositivo electrónico. Es importante destacar que también puede descomponerse en el suelo en aproximadamente dos semanas, lo que lo hace fácilmente reciclable.

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Sobre el proceso, se menciona que los circuitos integrados (IC) representan la mayor parte de la masa total de las placas de circuito impreso (PCB), debido a la alta densidad de los metales utilizados, pero es difícil hacer versiones biodegradables de ellos.

Las placas de circuito impreso convencionales de los teléfonos móviles, por ejemplo, están compuestas por un 63 % en peso de metales, un 24 % en peso de cerámica y un 13 % en peso de polímeros.

En cuanto a la parte del diseño se menciona lo siguiente:

(A) Fotografía de una placa sensora que comprende una batería de micelio de dos celdas, un módulo Bluetooth y un sensor de impedancia con una estructura de electrodo interdigital. 
(B) La respuesta de impedancia del sensor depende en gran medida de la humedad relativa del entorno.
(C) Capacidad y resistencia ajustadas de la estructura del sensor interdigital en función de la frecuencia
(D) Diagrama de bloques de la placa del sensor generando y transfiriendo datos a una PC externa durante experimentos inalámbricos
(E) Un dedo que se acerca al sensor produce cambios claros en la capacitancia del sensor. 
(F) Respuesta de la capacitancia del sensor al acercamiento repetido de los dedos en (E)
(G) La succión en la placa del sensor provoca cambios de humedad claramente detectables. 
(H) Respuesta de la capacitancia a los cambios de humedad en (G)
(I) La descomposición aeróbica de los sustratos de PCB MycelioTronic ocurre dentro de las 2 semanas en el suelo de compostaje. 
(J) Porcentaje en masa de sustrato de PCB en descomposición que se muestra en (I) medido durante 11 días

El trabajo publicado sobre circuitos integrados biodegradables se basa en biomasa y materiales vegetales, lo que da como resultado una configuración electrónica completamente transitoria que incluye elementos de circuito degradables.

Los investigadores obtuvieron películas metálicas cohesivas sobre las pieles cosechadas con una rugosidad superficial Rrms de 7,5 ± 1,8 μm por deposición física durante la vaporización, lo que permite el procesamiento posterior de los circuitos.

Posterior a ello se obtienen películas con continuidad reproducible al depositar 400 nm de cobre como masa conductora, con una predeposición de 3 nm de cromo para una mejor adherencia. Mejoran aún más la conductividad al depositar una capa adicional de oro de 50 nm de espesor sobre la capa inicial de cobre.

Con estos recientes avances basados ​​en hongos, las pieles de micelio biodegradables pueden surgir como una clase de materiales alternativos sostenibles para un futuro electrónico verde y proporcionar un mayor impulso hacia baterías y productos electrónicos sostenibles.

Finalmente si estás interesado en poder conocer más al respecto, puedes consultar los detalles en el siguiente enlace.

 

Fuente: desdelinux

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