지속가능성 혁신: 완전 재활용 가능한 프린팅 전자제품

작동하지 않거나 최신 모델로 교체되면서 버려진 전자 기기의 산더미가 계속 커지고 있습니다. 문제의 일부는 전자 기기를 재활용하기 어렵다는 것입니다. 구리, 알루미늄, 강철 조각은 재활용할 수 있지만, 기기 핵심인 실리콘 칩은 재활용할 수 없습니다.

엔지니어들은 이제 세 가지 탄소 기반 잉크로 만들어진 완전히 재활용 가능하고 완전히 기능하는 트랜지스터를 개발했습니다. 이는 종이나 다른 유연하고 환경 친화적인 표면에 쉽게 인쇄할 수 있습니다. 탄소 나노튜브와 그래핀 잉크가 각각 반도체와 도체로 사용됩니다. 이 소재들이 프린팅 전자공학 세계에 새로운 것은 아니지만, 재활용 가능성의 길은 나무 유래 절연 유전체 잉크인 나노셀룰로오스 개발로 열렸습니다.

팀은 나무 섬유에서 추출한 나노셀룰로오스 결정을 현탁하는 방법을 개발했습니다. 약간의 식탁용 소금을 뿌리면 인쇄 트랜지스터에서 절연체로 훌륭하게 작동하는 잉크가 생성됩니다. 세 가지 잉크를 상온에서 에어로졸 제트 프린터로 사용하여 팀은 모든 탄소 트랜지스터가 초기 인쇄 후 6개월이 지나도 다양한 응용 분야에 충분히 잘 작동함을 보였습니다.

장치를 일련의 욕조에 담그고, 음파로 부드럽게 진동시키고, 결과 용액을 원심분리하면 탄소 나노튜브와 그래핀이 순차적으로 회수되며 평균 수율은 거의 100%에 가깝습니다. 두 소재 모두 같은 인쇄 공정에서 재사용할 수 있으며 성능 생존력을 거의 잃지 않습니다. 나노셀룰로오스는 나무로 만들어졌으므로 인쇄된 종이와 함께 단순히 재활용할 수 있습니다.

저항기나 커패시터에 비해 트랜지스터는 전력 제어, 논리 회로, 다양한 센서 등 기기에 사용되는 상대적으로 복잡한 컴퓨터 구성 요소입니다. 이 기술은 에너지 사용을 모니터링하기 위해 수천 개의 간단한 환경 센서가 필요한 대형 건물이나 의료 상태 추적을 위한 맞춤형 바이오센싱 패치에 사용될 수 있습니다.