Electronicele purtabile din amidon ar putea produce mai puține deșeuri

Senzorii moi, purtabili ne pot îmbunătăți viața, dar aceste dispozitive electronice moi și extensibile sunt aproape imposibil de reciclat. Drept urmare, deșeurile acestora ajung de obicei la gropile de gunoi sau poluează mediul. Oamenii de știință din domeniul polimerilor de la Universitatea din Groningen, din Țările de Jos, au dezvoltat electronicele purtabile din amidon complet biodegradabile.

Ei au publicat o lucrare despre materialul care stă la baze acestor electronice în ACS Applied Materials & Interfaces.

• Ce s-a întâmplat cu dinții oamenilor atunci când fluorul a fost scos din apă?
• Ce a arătat un studiu pe mii de gemeni despre legătura dintre depresie și fructe

Polimerii moi, extensibili sunt utilizați pentru a face diferite tipuri de dispozitive electronice. De exemplu, sunt folosiți în ceasurile inteligente pentru a intra în contact cu pielea. Senzorii din pantofi sau îmbrăcăminte se bazează adesea pe astfel de materiale, la fel ca ecranele smartphone-urilor.

Cum sunt realizate electronicele purtabile din amidon?

„Aceste materiale moi sunt adesea realizate din amestecuri de polimeri, care sunt greu de purificat. Drept urmare, sunt aruncate în gropile de gunoi, adesea cu componentele metalice toxice ale senzorului încă prezente. Acest tip de deșeuri electronice devine o problemă serioasă”, spune Xiaohong Lan, din grupul de știință a polimerilor de la Universitatea din Groningen, condus de profesoara Katja Loos.

Lan, Loos și colegii lor au dezvoltat o alternativă la acești polimeri complecși: un material biodegradabil care se descompune în câteva săptămâni sau luni.

„Există modalități simple de a elimina metalul și polimerii din deșeurile electronice. Desigur, ați putea încerca să reciclați polimerii moi, dar acest lucru este adesea prea complex și, prin urmare, prea scump”, spune Lan. Noul polimer al cercetătorilor se descompune, lăsând în urmă doar apă și dioxid de carbon.

Un polimer biodegradabil

„Pentru a crea un polimer biodegradabil, am început cu o coloană vertebrală de carbohidrați dextrină derivați din amidon. Majoritatea vertebrelor polimerice conțin legături chimice, care sunt foarte puternice. Coloana vertebrală a dextrinei poate fi degradată de enzimele naturale care sunt prezente în sol”, explică Lan.

Cozile lungi de acizi grași au fost adăugate la dextrina din coloana vertebrală, iar cercetătorii au putut folosi cantitatea de acizi grași adăugată pe unitatea de glucoză pentru a regla hidrofobicitatea polimerului.

„Enzimele care degradează polimerul necesită apă, așa că dacă un material este prea hidrofob, nu o pot face. Dacă polimerul este prea hidrofil, pe de altă parte, materialul nu va avea proprietățile potrivite”, spune cercetătoarea.

Materialul trebuie să fie moale și extensibil, dar și dielectric, ceea ce înseamnă că senzorii se pot încărca singuri cu electricitatea creată prin frecarea de material. În afară de coada acidului gras, polimerul de dextrină modificat a fost, de asemenea, grefat cu monomeri de lactonă într-un model asemănător tușelor de pensulă.

Aceste tușe îi conferă materialului elasticitatea sa. Materialul Advanced Scalable Supersoft Elastic Transparent (ASSETm) rezultat are toate proprietățile potrivite. Experimentele au arătat că este potrivit pentru etanșarea electrozilor pentru a produce senzori, notează Phys.org.

Cât de eficiente ar fi electronicele purtabile din amidon?

„Am comparat senzorii noștri cu senzori comerciali de ultimă generație și am constatat că ai noștri funcționau cel puțin la fel de bine”, spune Lan.

Procesul de producție este scalabil, așa că nu există niciun motiv pentru care electronicele purtabile din amidon, biodegradabile, să nu înlocuiască polimerii moi tradiționali din electronica inteligentă.

„Cu toate acestea, trebuie să ne schimbăm atitudinea față de amidon, care este de obicei văzut ca un produs alimentar”, avertizează Lan.

O nouă perspectivă în ceea ce privește amidonul

În prezent, aproximativ 60% din totalul amidonului este folosit în hrana animalelor, 30% pentru consumul uman și 10% în aplicații medicale. „Cu toate acestea, consumul de amidon este în scădere și există o tendință de scădere a numărului de bovine”, spune cercetătoarea.

Liderul grupului, Katja Loos este, de asemenea, entuziasmată de noul material. „Sperăm că lucrarea noastră va lansa o discuție privind reducerea în continuare a deșeurilor electronice. Acest polimer degradabil poate ajuta cu adevărat la reducerea cantității de deșeuri electronice”, spune ea.

Vă recomandăm să citiți și:

MeerKAT, radiotelescopul impresionant care ajută omenirea să caute viața extraterestră

Panourile solare făcute din deșeuri de panouri solare ar putea face sistemele mai prietenoase cu mediul

Cercetătorii chinezi au obținut cocaina produsă din planta de tutun

Hrana umedă pentru câini și pisici poate afecta mediul înconjurător