Koltransistorer i nanocellulosa: en återvinningsbar ersättning för kisel?

0 Shares

Materialet har utvecklats av ingenjörer vid Duke University och är det första helt återvinningsbara kretskort . För att göra detta använder de tre typer av kolbaserade bläck.

Koltransistorer i nanocellulosa

Kolnanocellulosatransistorer: 100 % återvinningsbara

Kisel har varit det bästa materialet som fungerar som grunden för komponenterna i våra enheter i årtionden, så detta material kommer inte att ersätta det för tillfället. Det kan dock fungera som en grund för framtida konstruktioner, samt implementeras i vissa mycket specifika enheter.

Enligt FN-uppskattningar är mindre än 25 % av elektroniska apparater som slängs hamnar i återvinning. Och av dessa återvinns vanligtvis material som koppar, aluminium eller stål, men kiselflisen inuti gör det inte, vilket förhindrar till och med återvinning av sällsynta metaller. Med IoT och ökningen av enheter runt om i världen kommer siffrorna att bli värre och sämre.

Därför gör det nya materialet det möjligt att skapa en fullt fungerande transistor bara genom att använda kolbaserade bläck som kan tryckas på papper eller andra flexibla material som är återvinningsbara. I det här fallet har de använt kolnanorör för halvledare och grafenbaserade bläck för elektroniska kretsar. Nyckeln som öppnade dörren för att de skulle kunna återvinna dem var skapandet av ett isolerande dielektriskt bläck som härrör från trä som kallas nanocellulosa .

Helt-återvinningsbar-tryckt-transistor

Det kommer inte att ersätta kisel, men det är ett bra komplement

Nanocellulosa är biologiskt nedbrytbar och har använts till exempel i förpackningar i flera år. Vissa forskare hade redan visat att den kan användas som en isolator i tryckta transistorer , men ingen har applicerat det på tryckbart bläck som tidigare. Det har forskarna uppnått med en metod som suspenderar nanocellulosakristaller utvunna ur träfibrer, med lite vanligt salt. Det skapar en perfekt isolator på den tryckta transistorn. Det slutliga trycket ger bra prestanda, inte förnedrande ens sex månader efter det första trycket.

För att visa hur lätt det kan återvinnas, nedsänkte forskarna enheterna i en serie bad, fick dem att vibrera med ljud vid vissa frekvenser och centrifugerade den resulterande lösningen. Med detta återvinns kolnanorör och kol till nästan 100 % och kan återanvändas med liten förlust av egenskaper. Nanocellulosa kan också återvinnas med papperet som den är tryckt på.

Dess skapare bekräftar att de föreställer sig bland de möjliga användningsområdena lågförbrukningssensorer som t.ex som de som mäter elförbrukningen i byggnader, eller till och med placerade enheter inuti människokroppen .

0 Shares