La estructura de celulosa de las hojas comunes de las plantas de Leaftronics puede, después de cierto tratamiento, resistir altas temperaturas y ser la base para microchips biodegradables.
Un grupo de investigación liderado por el profesor Karl Leo de la Universidad Tecnológica de Dresde TUD ha desarrollado una solución inspirada en la naturaleza que podría cambiar la fabricación de electrónicos. El proyecto Leaftronics utiliza la estructura natural de las hojas para crear componentes electrónicos biodegradables.
Para la fabricación de placas de circuito impreso convencionales se utiliza resina epoxi reforzada con fibra de vidrio. Estos materiales no son reciclables ni se descomponen biológicamente. Dado el enorme volumen de desechos electrónicos que se agregan a una tasa de más de 60 millones de toneladas por año, existe una necesidad urgente de una alternativa.
Investigaciones anteriores se centraron en la creación de polímeros naturales biodegradables. Este enfoque encontró problemas con la resistencia térmica y química. Existe un conflicto fundamental entre la capacidad de biodegradación, que requiere un vínculo molecular débil, y la estabilidad térmica y química, para la cual se necesita lo contrario.
«Este estudio demuestra que los marcos lignocelulósicos obtenidos de las hojas pueden estabilizar polímeros derivados de fuentes biológicas tratados con solución, actuando como entornos restringidos naturales. Estas películas reforzadas, incluso a base de gelatina (Tg ~60°C), pueden soportar procesos por encima de 200°C. Demostramos películas de etilcelulosa recubiertas por inmersión para circuitos soldados comercialmente viables. Las películas proporcionan alta flexibilidad, transparencia de más del 80% y una rugosidad superficial de menos de 5,5 nm», dice el resumen del estudio.
El equipo de investigadores ha hecho un avance significativo en la resolución de este conflicto. Leaftronics utiliza la estructura natural de las hojas para crear electrónica biodegradable. Ofrecen una solución sostenible, eficiente y escalable al problema global de los desechos electrónicos. El avance ocurrió gracias al descubrimiento de que las estructuras naturales de las hojas, que sirven como marco para las células vivas, pueden adaptarse para reforzar películas poliméricas biodegradables tratadas con solución.
«Nos sorprendió descubrir que estos marcos naturales no solo soportan células vivas, sino que también pueden mantener unidos los polímeros que se procesan en solución, incluso a temperaturas relativamente altas cuando estos polímeros deberían fluir», explica el Dr. Hans Klimann, líder del grupo «Dispositivos y Sistemas Orgánicos» del Instituto de Física Aplicada.
Los investigadores demostraron que las películas poliméricas reforzadas con lignocelulosa pueden soportar el proceso de fabricación de microchips y usarse en dispositivos de película delgada de vanguardia, como en paneles OLED. La suavidad de las películas, un requisito clave para la deposición de capas ultradelgadas de materiales, abre la puerta a la fabricación de electrónica de película delgada de alta eficiencia en tales sustratos.
«Vemos que la estructura natural cuasi-fractal incrustada parece estabilizar termomecánicamente las películas poliméricas sin comprometer su capacidad de biodegradación», dice el Dr. Rakesh R. Nair, cuyo trabajo es la base del estudio
Los sustratos de Leaftronics tienen una huella de carbono tres veces menor que el papel. Una vez que los dispositivos alcanzan el final de su ciclo de vida, los sustratos pueden descomponerse fácilmente en el suelo o reciclarse en instalaciones de biogás, extrayendo componentes electrónicos y materiales valiosos de los esquemas. El estudio se publica en la revista Science Advances.
Fuente: itc.ua