Il semiconduttore flessibile e biodegradabile sviluppato dai ricercatori

Gli ingegneri in questi anni si sono scervellati per progettare un’elettronica sempre più potente ed avanzata. Tuttavia, non si è trovata una soluzione per lo smaltimento dei semiconduttori. Il programma dell’ambiente delle Nazioni Unite prevede che quasi 50 milioni di tonnellate di rifiuti elettronici finiranno nelle discariche quest’anno, con un incremento del 20% rispetto allo scorso anno. Con questa statistica inquietante, l’ingegnere Stanford Zhenan Bao e la sua squadra hanno deciso di progettare un nuovo tipo di semiconduttore che potrebbe semplicemente biodegradare quando non è più necessario.

Come funzionano il nuovo semiconduttore

Il fulcro di questo nuovo semiconduttore è un polimero che si degrada in molecole organiche innocue. Tuttavia, durante l’utilizzo, funziona come un normale semiconduttore. Il materiale si decompone solo quando è esposto ad un acido debole, ad esempio l’aceto. È un foglio flessibile che si può piegare ed allungare per adattarsi quasi a qualsiasi struttura. Oltre al semiconduttore, però, anche il resto della scheda deve essere flessibile, altrimenti è inutile. Il polimero biodegradabile era la parte più impegnativa del progetto. Non è facile da una prospettiva chimica sviluppare un polimero che sia conduttivo e allo stesso tempo capace di decomporsi in modo sicuro. I materiali passati progettati dalla squadra di Bao sono stati flessibili, ma biodegradabilità e flessibilità erano due caratteristiche molto difficili da ottenere. La soluzione era quella di utilizzare un particolare tipo di legami chimici tra le subunità (molecole proteiche che si assemblano con altre molecole) dei polimeri. L’applicazione di un acido debole provoca la rottura di questi legami e la decomposizione del polimero.

Oltre al polimero biodegradabile, il circuito costruito nel laboratorio ha fatto uso di componenti elettrici sperimentali. I componenti elettrici sono spesso in oro, ma per questa scheda è stato utilizzato il ferro. Questo è un metallo che rispetta maggiormente l’ambiente quando il polimero si rompe. Il substrato è composto principalmente da cellulosa, un polimero naturale che dà la struttura delle piante. Queste fibre di cellulosa sono state modificate per essere trasparenti e si rompono più facilmente.
Il team vede questo progetto come un potenziale sostituto per le schede rigide usate negli indossabili e nel campo scientifico. Bao prevede patch flessibili che contengono elaborazioni incorporate e sensori che potrebbero essere semplicemente smaltiti dopo pochi giorni. Per gli scienziati, i micro-computer basati su questa tecnologia potrebbero essere diffusi in un’area per condurre una ricerca ambientale senza preoccuparsi di raccoglierli nuovamente in seguito. Servirà ancora molto tempo prima di veder commercializzata una scheda del genere.

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