Биопанк среди нас: из чайного гриба — в печатные платы
«У нас было два пакетика чая, упаковка сахара, дрожжи и множество бактерий» — так можно кратко описать эксперимент ученых из Университета Западной Англии. Они предложили печатать платы для электроники из высушенного чайного гриба. Такие детали оказались прочными, легкими и биоразлагаемыми.
Чайный гриб — напиток на основе чая, сахара и SCOBY (симбиоза дрожжей и бактерий). В результате их взаимодействия получается ферментированный кисло-сладкий напиток, а на его поверхности образуется целлюлозная пленка. Она давно интересовала ученых как материал, который можно применять в медицине, текстильной промышленности или электронике. Например, такие высушенные биопленки используют вместо натуральной кожи для шитья одежды.
В новом исследовании ученые попробовали сделать из чайного гриба электронные платы. Это пластины, которые механически или электрически соединяют электронные компоненты — микросхемы, резисторы, конденсаторы. Платы есть практически во всех приборах: от чайника и телефона до ракет и автомобилей. Они удешевляют производство и снижают количество возможных ошибок при сборке.
Сначала ученые решили проверить, сможет ли чайный гриб проводить электричество. Для этого они вырастили несколько целлюлозных пленок и высушили их. Получились «коврики», которые оказались гибкими, прочными и легкими. Их держали в воде несколько дней, помещали в духовку при температуре 200 ºС, но даже такие нагрузки не портили материал. Однако от прямого открытого огня, пишут ученые, пленки загорались.
Затем исследователи напечатали на пленках токопроводящие дорожки из смеси меди и полиэстера. Для этого опробовали несколько вариантов — аэрозольную струйную печать (метод, при котором чернила распыляются на поверхность в виде капель), 3D-печать и лазерную резку. После этого к платам прикрепили светодиоды и подали ток. Даже когда исследователи растягивали и сгибали пленку, лампочки продолжали гореть.
Иллюстрация: Полина Петрашина
У плат из чайного гриба много преимуществ. Во-первых, они экологичнее современных аналогов. Сейчас электронные платы делают из материалов, которые трудно переработать: гетинакса (материала на бумажной основе, пропитанного фенольной смолой), алюминия или керамики. Чайный гриб, наоборот, быстро и легко разлагается, при этом платы из него служат долго. Во-вторых, они недорогие и безопасны в производстве: для создания не надо использовать токсичные химические материалы. В теории такие платы способны распознавать механические или химические стимулы, например сердечный ритм или уровень гормонов. В будущем из них можно будет делать биосенсоры или беспроводные датчики. А если эксперимент не удастся, у ученых всегда останется пара банок вкусного напитка.
Фото на обложке: unsplash.com
Еще почитать по теме
