Biologisch afbreekbare elektronica

21 mei 2017, 14:48
Een menselijke haar met daarop door Stanford-ingenieurs ontworpen flexibele biologisch afbreekbare halfgeleiders. Foto: Bao lab.
Een menselijke haar met daarop door Stanford-ingenieurs ontworpen flexibele biologisch afbreekbare halfgeleiders. Foto: Bao lab.
Naarmate elektronica in ons leven een steeds belangrijkere plaats inneemt – van smartphones tot wearable sensors – geldt dit ook voor de toenemende hoeveelheid elektronisch afval. Uit een milieurapport van de Verenigde Naties blijkt dat in 2017 naar verwachting bijna 50 miljoen ton elektronisch afval zal worden weggegooid – dat is 20 procent meer afval dan in 2015.
Getriggerd door deze groeiende afvalberg, zijn ingenieur Zhenan Bao van Stanford University en haar team op zoek gegaan naar een andere manier van elektronica ontwerpen. Het team creëerde een flexibele elektronische schakeling die oplost als er een zwak zuur zoals azijn aan wordt toegevoegd. De onderzoeksresultaten werden op 1 mei j.l. gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences.

Als aanvulling op het polymeer – flexibel geleidend plastic – ontwikkelde het team een afbreekbaare elektronische schakeling en een biologisch afbreekbaar substraatmateriaal om de elektrische onderdelen op aan te brengen. Dit substraat huisvest de elektronische onderdelen en kan op gladde en ruwe oppervlakken van iedere vorm worden aangebracht. Als de elektronische schakeling niet langer nodig is kan deze biologisch tot niet-giftige bestanddelen worden afgebroken. 

Het team paste de chemische structuur van het flexibele materiaal zodanig aan dat het onder invloed van een mild oplosmiddel uit elkaar valt. Bao: “We kregen het idee om deze moleculen van een speciaal soort chemische binding te voorzien die de elektronen de gelegenheid geeft om soepel langs de moleculen te bewegen, maar tegelijkertijd gevoelig is voor zwakke zuren – zelfs zwakker dan azijn”. Het resultaat was een materiaal dat een elektronisch signaal kan geleiden, maar dat zonder extreme maatregelen kan worden afgebroken. 

De onderzoekers maakten het substraat dat als drager voor de elektronische schakeling en het polymeer fungeert, van cellulose. Cellulose is de substantie waar papier van wordt gemaakt. Maar het team wijzigde de cellulosevezels zodanig dat deze, anders dan bij papier, transparant en flexibel zijn en ook eenvoudig kunnen worden afgebroken. Dit dunne-filmsubstraat maakt het mogelijk dat de elektronica op de huid kan worden gedragen en zelfs in het lichaam kan worden geïmplanteerd. 

Bron: Stanford News Service
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items