Электронные отходы: биоразлагаемые и высокопроизводительные воспоминания поступают из Кореи

Органическая высокопроизводительная память, которая растворяется в воде, обещает уменьшить электронные отходы: поворотный момент поступает из Кореи с полимером PCL-TEMPO.

Более 62 миллионов тонн электронных отходов производится в мире каждый год. Растущая экологическая проблема, усугубляемая распространением одноразовых устройств, носимых пятен и имплантируемых датчиков. Чтобы ответить на эту проблему, совместная команда Корейского института науки и технологий (KIST) разработала инновационный материал, способный сочетать высокую электронную производительность с полной биоразлагаемостью.

Результатом является органическая память, которая не только эффективно ставит информацию, но и растворяется в воде через несколько дней, способствуя снижению электронных отходов. Устройство основано на новом радикальном полимере, называемом PCL-TEMPO, образованным объединением между временем (органическая молекула, способная хранить электрические сигналы) и Poli (ε-клипролаттон), биоразлагаемый полимер.

Эта структура позволяет материалу объединять механическую сопротивление, оптическую прозрачность и мемориальную способность (от «мемористых» и указывает на электронный компонент, сопротивление которого варьируется в зависимости от количества тока, который проходил ранее, и поддерживает память об этом состоянии даже после удаления диеты), с возможностью самостоятельной физической среды в водопола. Исследователи показали, что устройства, изготовленные с этим материалом, могут работать для более чем 250 циклов письма и удаления, хранить данные более 10 000 секунд и сопротивляться более 3000 раз без потери производительности. Все характеристики, которые делают их идеальными для биомедицинских применений или в одноразовых устройствах, резко снижая их воздействие на окружающую среду.

Электронные отходы и органическая память: преодолеваемая проблема

До настоящего времени биоразлагаемые электронные устройства показали важные ограничения, включая низкую емкость, ненадежную производительность и плохую сопротивление механическим напряжениям. Полимер PCL-TEMPO превышает эти препятствия, интегрируя навыки меморанных средств непосредственно в молекулярную структуру материала.

Проведенные тесты показали четкое разделение между состояниями на включении и за его пределами за более чем миллион циклов переключения, отношения сопротивления, превышающего 10⁶, и сигнальным уплотнением без ухудшения даже после многочисленного механического напряжения.

Это позволяет представить себе приложения в секторе здравоохранения, такие как временные системы, которые разлагаются без необходимости удаления хирургических лиц или в одноразовых инструментах диагностики или биоразлагаемых датчиках для мониторинга окружающей среды. Разложение происходит в условиях сладких окружающей среды (вода из комнаты при комнатной температуре) и может регулироваться толщиной и составом защитного слоя, не оставляя остатков. Полимер также был биосовместимым: тесты, проведенные на фибробластических клетках мыши, не демонстрировали токсичность, даже при самых высоких концентрациях.

Команда также разработала версии устройства с биоразлагаемыми субстратами, такими как PLA и с электродами молибдена, материалами, которые, в свою очередь, растворяются в воде, завершая устойчивый цикл разборки.

Переходные электронные устройства для уменьшения электронных отходов

Принятие переходных электронных устройств сегодня является одной из наиболее перспективных стратегий для решения проблемы электронных отходов. Эти устройства, предназначенные для растворения после использования, избегают накопления сложных материалов, которые трудно перерабатывать. В этом контексте исследование Kist представляет собой поворотный момент.

Устройство PCL-TEMPO является первым, кто интегрирует высокопроизводительную органическую память с способностью физического самоуничтожения, без необходимости химических агентов или экстремальных условий окружающей среды. По сравнению с другими биоразлагаемыми материалами, ранее протестированными (такими как альбумин, целлюлоза или хитозан), новый полимер демонстрирует более высокую производительность в каждом ключевом параметре: стабильность, циклы использования, время удержания сигнала и деградация в воде.

Потенциальные приложения варьируются от датчиков для диагностики до одноразовых систем наблюдения, от биоразлагаемых нейронных интерфейсов до поддержки для нейроморфного расчета. Кроме того, гибкая и прозрачная архитектура устройства открывает путь к новым решениям в биомедицинских, военных и экологических секторах.

Поворотный момент для устойчивой электроники

Проект не ограничен ни одним прототипом. Корейские исследователи уже изучают расширение технологий на другие полимеры, такие как поликарбонаты и полипептиды, с дополнительными функциями, такими как реакция на свет или самореагирование. Цель состоит в том, чтобы создать новое поколение «интеллектуальных и временных» электронных устройств, которые сочетают в себе эффективность и устойчивость.

Одной из наиболее актуальных характеристик полимера PCL-TEMPO является его способность выборочно отключаться с помощью стратегий инкапсуляции, продлевая продолжительность во влажной или физиологической среде. Даже в случае использования в очень влажных условиях или внутри человеческого тела устройство сохраняет стабильные характеристики, а использование таких покрытий, как PDMS (полидиметилсилоссан, силиконовый полимер, широко используемый в научном, медицинском и электронном поле), позволяет вам контролировать и задержать деградацию.

Все это также снижает риск побочных эффектов, таких как токсичность по -продуктов, которые широко остаются под критическими порогами. Интеграция этих технологий в коротких устройствах представляет собой один из ключей для уменьшения электронных отходов и продвижения к реальному экологическому переходу электроники. Революция, которая начинается с молекул и достигает интегрированных систем, чтобы ответить инновациями на глобальную проблему электронных отходов.