Не комбучей единой. Почему ученые решили делать платы из чайного гриба

08.03.2023

Уровень развития электроники за последние полвека можно приблизительно оценить, сравнив размеры телевизоров, выпущенных 50 лет назад, с сегодняшними моделями. Тогда у него была единственная функция – прием сигнала. Сам телевизор был размером с собачью будку и весил столько, что переносили его обычно двое крепких мужчин.

Сегодняшние модели могут быть всего несколько миллиметров в толщину, а диагональ экрана остается большой только из-за желания пользователей видеть картинку в полстены. На самом деле, ничто не мешает встроить экран хоть в пуговицу. И при этом он будет обладать функциями, о которых предшественникам и мечтать не приходилось.

Все это стало возможным благодаря миниатюризации техники. Сегодняшние электронные компоненты – транзисторы, диоды, конденсаторы – сжались до таких размеров, что их десятками тысяч упаковывают в микросхемы размером с ноготь. Но, несмотря на такие изменения, кое-что осталось прежним – печатные платы. На них ваш дедушка вручную припаивал резисторы, и на них же сегодня паяльные роботы штампуют микросхемы.

Печатная плата – эта пластина из диэлектрика, на поверхность которой нанесены токопроводящие дорожки. Сегодня их делают из таких материалов, как гетинакс, текстолит, фторопласт и даже керамика. На первый взгляд, в этом нет ничего особенного, если бы не одно но – их очень сложно утилизировать.

Даже если сдавать отслужившую электронику в специальные пункты приема, ее переработка в общих чертах будет выглядеть так: компоненты перетрут в мелкую пыль, магнитами вытянут из нее железо, затем нагреют остатки и расплавят алюминий, никель и другие металлы. Останется обугленный композитный порошок, с которым уже ничего поделать нельзя. Вот почему ученые ищут материалы для печатных плат, которые, с одной стороны, будут служить долго, а с другой – смогут разлагаться в природе.

Группа исследователей из Университета Западной Англии решила использовать для этого такой неожиданный материал, как чайный гриб. Это тот самый симбиоз дрожжей и бактерий, знакомый многим по трехлитровым банкам, стоящим на подоконниках. Гриб производит кисло-сладкий газированный напиток, который в России называют чайным квасом, а во многих других странах используют слово "комбуча". Ученые вырастили несколько штук, затем высушили их и разделили на тонкие пленки. Получился довольно устойчивый материал, сохранявший прочность при погружении в воду на несколько дней. Один из тестовых образцов даже поместили в духовку, разогретую до 200 градусов, и это ему не повредило (хотя от открытого огня материал загорается).

Затем с помощью струйного принтера на пластинах напечатали токопроводящие дорожки из комбинации полиэстера и меди. К ним прикрепили органические светодиоды и подали на них ток: диоды ожидаемо включились.

Ученые не остановились на этом, они принялись сгибать и растягивать схемы – это никак не сказалось на их работоспособности. Исследователи вынесли вердикт: высушенный чайный гриб вполне может служить материалом для печатных плат. Он намного более гибкий, легкий и дешевый, чем керамические и пластиковые альтернативы, а главное – биоразлагаемый. В теории на его основе можно будет производить носимые датчики сердечного ритма, биосенсоры и многое другое. А при утилизации он довольно легко распадется на безвредную органику.

Кстати, температура, при которой плавится большинство видов припоев, находится в диапазоне 200–250 градусов. Как мы понимаем, во время испытаний "грибную" электронную плату нагрели только до нижнего значения. Подозреваем, что верхнюю температурную планку сушеный чайный гриб вряд ли выдержит.

Источник: www.m24.ru/articles/nauka/08032023/556927