Pilzhaut könnte der Schlüssel zu biologisch abbaubaren Leiterplatten sein

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(Foto: Nina Filippova/Wikimedia Commons)
Leiterplatten oder PCBs dienen als Herzstück vieler Geräte, indem sie ein Netzwerk elektrischer Komponenten miteinander verbinden. Aber trotz der Omnipräsenz von Leiterplatten denken nur wenige von uns darüber nach, was mit dieser internen Hardware passiert, wenn sie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht. Der Kunststoff, aus dem die meisten Leiterplatten hergestellt werden, kann nicht recycelt werden, was bedeutet, dass er dort landet, wo alle anderen nicht verwertbaren Abfälle landen: auf der Mülldeponie.

Zum Glück haben Forscher an unerwarteter Stelle eine umweltfreundlichere Alternative gefunden. Ein Team in Österreich hat herausgefunden, dass die Haut eines bestimmten Pilzes haltbar genug ist, um bei der Leiterplattenherstellung anstelle von Kunststoff verwendet zu werden. Ganoderma lucidum, ein Pilz, der auf verrottenden Hartholzbäumen in China und einigen Teilen Europas wächst, produziert eine Haut, um sein Myzel (das Spinnennetz, das als Wurzelsystem des Pilzes fungiert) zu schützen. Diese Haut dient dazu, Bakterien und andere Pilze davon abzuhalten, die Gesundheit des Pilzes zu gefährden. Wenn es jedoch aus dem Pilz entfernt und getrocknet wird, scheint es in der Lage zu sein, einen Zweck zu erfüllen, den die Biologie nicht ganz im Sinn hatte.

Dr. Martin Kaltenbrunner, Physiker für weiche Materie und Professor an der Johannes Kepler Universität, fand heraus, dass die Ganoderma lucidumDie getrocknete Haut von PCB besitzt viele Eigenschaften, die in den Kunststoffpolymeren von PCBs zu finden sind. Als sein Team schreibt für die Zeitschrift Science Advances, Ganoderma lucidum Die Haut ist dünn und flexibel, kann aber ihre strukturelle Integrität nach Tausenden von physikalischen Manipulationen beibehalten. Das Material isoliert gut und hält Temperaturen von mehr als 200 Grad Celsius (390 Grad Fahrenheit) stand und übertrifft damit sogar die Temperaturen, denen Hochtemperatur-Leiterplatten standhalten (150 Grad Celsius oder 302 Grad Fahrenheit).

(Foto: Physik weicher Materie/JKU Linz)

Dr. Kaltenbrunner und seine Kollegen testeten die Funktionalität der Pilzhaut, indem sie Kupfer und Chrom darüber schichteten. (Etwas Ganoderma lucidum Die Häute erhielten auch eine zusätzliche Goldschicht, um die Leitfähigkeit zu verbessern.) Das Team verwendete dann eine Laserablation, um leitfähige Spuren auf den metallisierten Häuten zu strukturieren. Die resultierenden Prototypen waren fast so leitfähig wie Ihre Standard-PCB, aber biologisch abbaubar; Es wird geschätzt, dass das Material Hunderte von Jahren hält, wenn es in einem elektronischen Gerät trocken aufbewahrt wird, aber es zersetzt sich innerhalb von zwei Wochen, wenn es Feuchtigkeit und UV-Licht ausgesetzt wird.

„Das PCB ist am schwierigsten zu recyceln oder in einem Computer, Smartphone oder Tablet (wie Sie es nennen) wiederzuverwenden“, sagte Dr. Kaltenbrunner ExtremeTech in einer E-Mail. „Er besteht typischerweise aus Polymeren auf Rohölbasis, die nicht biologisch abbaubar sind und nicht wiederverwendet werden können. Schließlich können sie verbrannt werden, auf Deponien landen oder unkontrolliert irgendwo in unserer Umwelt landen. Dr. Kaltenbrunner fuhr fort: „Der Ersatz dieser schwer zu handhabenden Teile durch nachhaltige (in unserem Fall natürlich gewachsene) Folien, die wie normale Kunststoffe verwendet werden können, ist daher ein wichtiger erster Schritt.“

Die Forscher hoffen, ihre modifizierten Pilzhäute in realen Geräten testen zu können. Unabhängig davon, wie das ausgeht, hat ihr Papier bereits einen Vorteil gezeigt: Neben ihrer Lebensfähigkeit in Leiterplatten können die getrockneten Pilzhäute in Batterieseparatoren und -gehäusen verwendet werden.

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