Дешевые, легкие, гибкие, но вместе с тем прочные печатные платы крайне важны для носимой электроники. Согласно недавней статье, опубликованной на arxiv.org, ее будущее может основываться на гибких схемах, созданных на базе бактериальных культур, известных как комбуча, или чайный гриб.
SCOBY (симбиотическая культура бактерий и дрожжей) создает плотную гелеобразную массу, которую удерживают целлюлозные волокна бактерий. Помимо популярного напитка, культуры чайного гриба обещают стать полезным биоматериалом.
Авторы статьи с простым названием Kombucha electronics считают, что чайный гриб может стать многообещающим кандидатом для производства экологически чистого текстиля для изготовления экологически чистых носимых вещей, на которых можно печатать электронные схемы
«Мы увидим, что высушенные и, надеюсь, живые коврики чайного гриба будут включены в умные носимые устройства, расширяющие функциональность одежды и гаджетов. Мы предлагаем разработать умные эко-носимые устройства, которые представляют собой конвергенцию мертвой и живой биологической материи», — говорит Эндрю Адамацки из Университета Западной Англии в Бристоле.
Адамацки ранее был соавтором статьи от 2021 года, демонстрирующей, что живые коврики из чайного гриба способны на динамическую электрическую активность и стимулирующие реакции, а также прошлогодней статьи, описывающую разработку бактериальной реактивной перчатки, служащей живым электронным сенсорным устройством.
Команда использовала коммерческие культуры чайного гриба для выращивания бактериальных матов, а затем высушивала полученные изделия, нанесенные на пластик или бумагу при комнатной температуре на открытом воздухе. Коврики не рвутся и не разрушаются даже при погружении в воду на несколько дней. Один из испытуемых ковриков выдержал температуру в духовке до 200°C, хотя материал и загорается при контакте с открытым пламенем.
Исследователи смогли напечатать схемы из токопроводящего полимера на высушенных ковриках чайного гриба с помощью аэрозольного струйного принтера, а также успешно протестировали альтернативный метод 3D-печати схемы из проводящей смеси полиэстера и меди. Они смогли прикрепить к электрическим цепям небольшие светодиоды с помощью эпоксидного клея с серебряным наполнением. Схемы функционировали и после того, как их неоднократно сгибали и растягивали.
По словам Адамацки, в отличие от живых ковриков чайного гриба, с которыми он работал ранее, высушенные коврики SCOBY не проводят электрический ток, ограничивая его течение напечатанной схемой. Коврики легче, дешевле и более гибкие, чем их керамические или пластиковые аналоги. Их потенциальное применение включает, например, создание носимых датчиков и других устройств. Исследователи не останавливаются на достигнутом:
«Будущие исследования будут связаны с печатью передовых функциональных схем, способных обнаруживать и, возможно, распознавать механические, оптические и химические стимулы».
Команда Адамацки – не первые исследователи перспективного биоматериала. Еще в 2021 году ученые из Массачусетского технологического института и Имперского колледжа Лондона создали из комбучи новые виды прочных «живых материалов», которые оказались потенциально пригодными в качестве биосенсоров, помогающих очищать воду или сигнализировать о повреждения «умных» упаковочных материалов.
Эксперименты, проведенные в прошлом году исследователями из Технологического университета Монтаны (MTU) и Университета штата Аризона (ASU), показали, что мембраны, выращенные из культур чайного гриба, лучше всех промышленных аналогов предотвращали образование биопленок – серьезную проблему при фильтрации воды.
В 2016 году профессор одежды, мерчендайзинга и дизайна из штата Айова по имени Янг-Э. Ли привлекла внимание своим исследованием, подтверждающим возможность использования высушенной SCOBY в качестве экологичного заменителя кожи для биоразлагаемой одежды, а также сумок.
Источник: Ars Technica