موضوعات داغ

سیاه‌آب ماهی مرکب منجر به کاهش هزینه های زیست محیطی ساخت رسانای الکترونیکی می‌شود

محققان مونترال در تلاشند تا هزینه زیست محیطی قطعات الکترونیکی را به لطف سیاه‌آب ماهی مرکب (ماده‌ای مانند جوهر که برخی جانوران دریایی برای دفاع از خود ترشح می‌کنند) کاهش دهند. از مواد حاصل از ماهی مرکب می توان برای چاپ ملانین استفاده کرد که به عنوان رسانای الکتریکی استفاده می شود.

تیمی در کبک فرآیندی برای چاپ ملانین غنی شده از جوهر ماهی مرکب ایجاد کرده‌اند. آنها مقاله‌ای را در مجله علمی آمریکایی “مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم” (PNAS) منتشر کردند.

استفاده از مواد زیست بنیان- که از موجودات زنده به دست می‌آید – در دنیای الکترونیک این امکان را فراهم می‌سازد تا پایان متفاوتی برای این اشیاء رقم بخورد و می‌توان به جای جمع‌آوری در مراکز بازیافت یا محل‌های دفن زباله، آن‌ها را تبدیل به کود کرد.

پروفسور کلارا سانتاتو از دپارتمان فیزیک مهندسی در پلی تکنیک مونترال گفت: “باید مراقب باشیم زیرا معیارهایی در رابطه با مواد تجذیه‌پذیر وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند، اما احتمال زیادی نیز وجود دارد که این مواد زیست تخریب‌پذیر و حتی زیست سازگار باشند.” در واقع ورای استفاده از مواد زیست بنیان، سانتاتو بر امکان استفاده از پسماندهای الکترونیکی تاکید دارد.

او گفت:

گمان می کنم باید ذهن خود را باز کنیم و فرض کنیم پسماندی وجود ندارد. پسماند فقط مرحله ای از تاریخچه عمر یک ماده است.

در حالی که سیاه‌آب ماهی مرکب که حاوی ملانین زیادی است برای این مطالعه استفاده شد، رویکردهای دیگری نیز امکان پذیر هستند. به عنوان مثال، در صنایع غذایی، مزرعه حشراتی با سانتاتو تماس حاصل کرد تا بدانند که آیا بقایای غنی ملانین را می‌توان برای ساخت قطعات الکترونیکی مورد استفاده قرار داد یا خیر.

سانتاتو گفت در حالی که حدود 40 سال است مشخص شده که مولکول های آلی می توانند رسانای الکتریسیته باشند، نگرانی های زیست محیطی محققان را به بررسی مواد زیست بنیان که به ویژه در مواد زائد یافت می شود هدایت کرده است. او افزود: “این ماده (پسماند) در حال حاضر در دسترس است، بنابراین برای سنتز آن نیازی به مراجعه به صنایع شیمیایی ندارم”.

دستورالعمل رسانایی

یکی دیگر از دلایلی که ملانین‌ها، یعنی همان رنگدانه های قهوه ای-سیاه ساخته شده از حلقه‌ اتم‌های کربن، تا به حال کمتر مورد استفاده قرار گرفته اند عدم حلالیت آنهاست، که تهیه مواد را دشوار می کند.

تیم پلی‌تکنیک با همکاری موسسه ارتباطات گرافیکی و قابلیت چاپ، موفق شده با دستور العملی که ملانین حاصل از جوهر ماهی مرکب را قابل حل می‌سازد، بر این مشکل غلبه کند.

این مخلوط با چند ماده تشکیل دهنده و یک عامل اتصال، پس از چاپ یک شبکه رسانای سه بعدی را تشکیل می دهد که می توان در قطعات الکترونیکی از آن استفاده کرد.

این نانوگرانول‌های ملانین حاصل از جوهر ماهی مرکب هستند که اجازه می دهند الکتریسیته منتقل شود.

سانتاتو گفت: “به طرز عجیبی علاقه به توسعه فناوری‌ به ما کمک کرده است.” در واقع، سال‌ها کار بر روی ملانین ها منجر به کشفیاتی در مورد رسانایی مولکول‌های آلی شد. او با تاکید بر اینکه هیچ بار نسخت مطلقی وجود ندارد چرا که این تحقیق بر اساس دانش قبلی‌ست، گفت: «این یکی از اولین مواردی‌ست که یک ماده آلی زیست بنیان به جای یون، الکترون‌ حمل می‌کند».

حسگرهای زیست تخریب‌پذیر

سانتاتو می‌گوید:

اینطور نیست که در پنج سال آینده، ریزپردازنده‌ها ارگانیک شوند. اما کاربردهای زیادی وجود دارد که برای آنها می‌توان به سمت چیزی سازگارتر با محیط زیست حرکت کرد، به عنوان مثال، حسگرهایی در اقیانوس‌، که در پایان زندگی نمی‌توانیم آن‌ها را جمع‌آوری کنیم.


او از حسگرهای رطوبت و دما، حسگرهای نشتی روغن از قایق و سایر موارد یاد می کند.
او گفت: “شما نمی توانید بعداً به دنبال این حسگرها بروید، بنابراین باید به صورت تجزیه پذیر طراحی شوند.”
به نظر او می‌توان حسگرهای شیمیایی و شاید دستگاه‌ها و مدارهای یکپارچه‌ای را توسعه بخشید. با این حال، او تصریح می‌کند که در عملکردهایی که سرعت مد نظر است، سیلیکون و مواد معدنی همیشه به دلایل پیوند شیمیایی برنده خواهند بود.
تنها نقطه ضعف در حال حاضر این است که چسب مورد استفاده – پلی وینیل بوتیرال (PVB) – زیست تخریب‌پذیر نیست. با این وجود، تیم محققان در حال کار برای یافتن جایگزینی هستند که امکان تبدیل به کود را برای قطعه الکترونیکی حاصل از جوهر ماهی مرکب یا سایر مواد زیست بنیان فراهم می‌سازند.
خانواده‌های دیگری از مولکول‌ها نیز در دست مطالعه هستند، مانند تانن‌ها برای ذخیره انرژی الکتروشیمیایی و کلروفیل‌ها، که در دهه‌های 1970 تا 1980 به‌ویژه برای استفاده از آنها در انرژی خورشیدی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.
این پروفسور گفت: “در سال 2022 دانش و تجهیزات پیچیده‌تری نسبت به سال 1980 داریم. می‌توانیم مولکول‌ها را بسیار بهتر از 40 سال پیش آرایش دهیم.”
او امیدوار است که از “پسماند” صنایع جنگلی، به ویژه در کبک، بتوان برای تولید قطعات الکترونیکی استفاده کرد.

منبع: ctvnews

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا