PCBs feitos de biomaterial

Uma equipe de pesquisa da Áustria desenvolveu a mistura para produzir placas de circuito impresso biodegradáveis ​​que podem ser usadas em dispositivos eletrônicos simples. O grupo da Johannes Kepler University (JKU) Linz colocou a mistura em uma caixa plana de plástico e a guardou em um armário escuro. Em semanas, um tecido feito de fibras fúngicas, o chamado micélio, cresceu na caixa com uma pele macia, branca a marrom, semelhante a papel.

O processo é extremamente simples e usa significativamente menos energia e água do que a produção de placas de circuito com materiais convencionais. Além disso, não são utilizados produtos químicos nocivos e as placas de circuito são compostáveis.

A produção de eletrônicos, principalmente de placas de circuito impresso, sempre foi desafiadora; ele usa minerais de terras raras (que vêm com seu próprio conjunto de problemas) e produtos químicos perigosos para nossa saúde. Além disso, as condições de trabalho nas instalações de produção de eletrônicos foram examinadas por sua natureza exploradora. É, em poucas palavras, um tópico controverso e não analisamos os produtos químicos prejudiciais ao meio ambiente que permitem a separação de alguns de seus materiais componentes durante a reciclagem.

Peles miceliais, como placas de circuito impresso convencionais, podem ser montadas com componentes eletrônicos. Não há necessidade de novos equipamentos e não são necessários investimentos significativos. Isso deve – em teoria – tornar a adoção na produção eletrônica convencional bastante fácil.

Como funciona o MycelioTronics?

Primeiro, uma fina camada de cobre ou ouro é depositada por vapor no micélio. Um cortador a laser é usado para remover o metal onde quer que não seja necessário. O que resta são os caminhos condutores nos quais os componentes eletrônicos podem ser soldados.

De acordo com o artigo da Science Advances, a pele do micélio é fina e flexível, mantendo forte integridade estrutural. Foi capaz de suportar cerca de 2.000 ciclos de dobra; apresenta apenas resistência moderada quando dobrado; isola correntes elétricas; e pode suportar temperaturas que chegam a 250 graus Celsius. Retardadores de chama que são ecologicamente perigosos e perigosos para a saúde não precisam ser adicionados.

As aplicações da vida real são – até o momento – limitadas em número, mas os pesquisadores equiparam com sucesso um protótipo do tamanho de uma caixa de fósforos com um sensor de umidade, um chip Bluetooth que pode enviar o sinal do sensor para um laptop ou smartphone e um tipo especial de bateria. No entanto, atualmente é impossível produzir placas de circuito multicamadas para eletrônicos mais complexos e compactos. Uma fórmula refinada e – com ela – uma pele micelial ainda mais lisa poderia ser uma virada de jogo: PCBs com várias camadas e montados com componentes muito menores seriam o resultado.

O ciclo é fechado com a dessolda e reciclagem dos componentes e com o próprio tabuleiro sendo jogado na composteira. Essa é uma vantagem em relação aos chamados biopolímeros, que são feitos de matérias-primas renováveis, como amido ou proteína do leite, mas precisam de uma usina de compostagem industrial e altas temperaturas. Os metais usados ​​para os caminhos dos condutores irão parar no solo como micropartículas, mas em quantidades tão pequenas que não causarão danos ao meio ambiente.

Imagem: (A) Possíveis métodos de funcionalização da pele micelial. (B) Formação de filmes de bicamada de Cu e Cu-Au na pele do micélio. (C) Imagem SEM colorida de uma borda ablacionada a laser de uma camada de Cu-Au fabricada por PVD (3 nm de Cr, 400 nm de Cu e 50 nm de Au) em uma pele de micélio jovem (lado A). Barra de escala, 20 μm. (D) Condutividade de uma camada de PVD-Cu-Au na pele de micélio jovem, médio e maduro, lados A e B. n = 5. NC, não condutor. (E) Resistência normalizada do micélio jovem coberto de Cu-Au durante a flexão cíclica mais de 2000 vezes entre os raios de flexão de 5 e 25 mm. A variação da resistência em 1 ciclo (cinza) diminui com o número de ciclos, enquanto a máxima (azul) aumenta. (F) Resistência normalizada dos ciclos selecionados de (E) em função do raio de curvatura. (G) Imagem ótica de traços de Cu-Au em uma pele de micélio jovem após a recuperação de várias dobras duras impostas. Barra de escala, 5 mm. (H) A resistência normalizada dos traços do condutor aumenta com o número de dobras aplicadas. n = 5. (I) Fotografia de uma fita condutora de pele de micélio jovem com um LED montado na superfície remodelado em uma hélice. Barra de escala, 5 mm. / © Johannes Kepler University Linz