Инженеры Университета Дьюка разработали первую в мире печатную электронику, полностью пригодную для вторичной переработки. Демонстрируя важнейший и относительно сложный компонент компьютера — транзистор, созданный с помощью трех чернил на углеродной основе, исследователи надеются вдохновить производителей нового поколения перерабатываемой электроники на помощь в борьбе с растущей глобальной эпидемией электронных отходов.
«Компьютерные компоненты на основе кремния, вероятно, никогда не исчезнут, и мы не ожидаем, что легко перерабатываемая электроника, такая как наша, заменит технологии и устройства, которые уже широко используются, — говорит Аарон Франклин, профессор электротехники и компьютерной инженерии в Университете Дьюка. — Но мы надеемся, что они все же смогут найти широкое применение в будущих устройствах».
Проблема с переработкой электроники
По мере того как люди во всем мире внедряют в свою жизнь больше электроники, постоянно растет количество выброшенных устройств, которые либо больше не работают, либо были выброшены после покупки более новой модели. По оценкам ООН, менее четверти миллиона фунтов электроники, выбрасываемой каждый год, перерабатывается. И проблема будет только усугубляться, поскольку мир переходит на устройства 5G, а интернет вещей (IoT) продолжает расширяться.
Отчасти проблема заключается в том, что электронные устройства трудно утилизировать. На крупных предприятиях работают сотни рабочих, которые взламывают громоздкие девайсы. Но в то время как отходы меди, алюминия и стали можно переработать, с кремниевыми чипами, лежащими в основе устройств, сделать что-либо трудно.
Решение проблемы
Полностью перерабатываемый и функциональный транзистор ученые создали из трех чернил на углеродной основе. Его можно легко напечатать на бумаге или другой гибкой и экологически чистой поверхности. Углеродные нанотрубки и графеновые чернила используются для полупроводников и проводников соответственно. По словам ученых, хотя эти материалы не новы в мире печатной электроники, путь к вторичной переработке был открыт недавно, с созданием изолирующих диэлектрических чернил на основе древесины (речь идет о наноцеллюлозе).
Наноцеллюлоза — биоразлагаемый материал, который уже много лет используют в упаковках. И хотя люди уже давно знают о потенциальных возможностях применения этого материала в качестве изолятора в электронике, никто раньше не придумал, как использовать его в чернилах для печати.
«Подобная перерабатываемая электроника никоим образом не заменит целую отрасль с оборотом в полтриллиона долларов, и мы, конечно, далеки от того, чтобы печатать перерабатываемые компьютерные процессоры, — говорит Аарон Франклин. — Но демонстрация новых типов материалов и их функциональности, мы надеемся, станет ступенькой в правильном направлении для изменения жизненного цикла электроники».
Посмотрите на самые странные изобретения ученых прошлых веков. Некоторые разработки выглядят слишком неправдоподобно, но они действительно существовали:
Это тоже интересно: