Mi lenne, ha a félvezetők a fákon teremnének?

2022 / 04 / 27 / Felkai Ádám
Mi lenne, ha a félvezetők a fákon teremnének?
Sőt ha a félvezetők egészen pontosan fából (papírból) készülnének? A „fafélvezető” szó szerint fából vaskarikának hangzik, japán kutatók mégis lényegében papírból készítettek ilyen eszközöket. A japán tradíciókat is megidéző eljárás a fenntartható elektronika következő lépését jelentheti.

A 3D-s hálózati struktúrákkal rendelkező félvezető nanoanyagok, mint amilyen a nanocellulózból készült papír, bár hasznosak bizonyos alkalmazások esetén, az elektromos tulajdonságok szabályozása eddig kihívást jelentett. Az Oszaka Egyetem kutatói a Tokiói Egyetemmel, valamint más japán egyetemekkel együttműködésben azonban kifejlesztettek egy olyan nanocellulóz papír félvezetőt, amely egyszerre biztosítja a 3D szerkezetek nano-mikro-makro szinteken történő, akár ezen szintek közötti keresztskálázási lehetőséget és az elektromos tulajdonságok széles körű hangolhatóságát.

Mindez talán első olvasatra kicsit bonyolult, szóval közelítsük meg máshonnét a kérdést: a cellulóz mindenki számára ismerős, könnyen beszerezhető, a fákból származó anyag. A cellulózból nanoszálak (nanocellulóz) készíthető, amelyet rugalmas nanocellulóz papírrá (nanopapír) lehet alakítani. Ezek mérete megegyezik a szabványos A4-es papírlapéval. Ez a nanopapír önmagában nem vezeti elektromos áramot, viszont melegítés hatására vezető tulajdonságok jelenhetnek meg ebben az anyagban. A probléma eddig az volt, hogy az ehhez szükséges hőhatás tönkretette a nanoszerkezetet.

A kutatók épp ezért megvalósították a fából vaskarikát – magyarán olyan kezelési eljárást dolgoztak ki, amely lehetővé teszi a nanopapír felmelegítését anélkül, hogy károsítaná a papír szerkezetét a nano-mérettől a makroskáláig. A kutatók ehhez jódos kezelést alkalmaztak, amit térben szabályozott szárítással kombináltak – a kiválasztott hőmérséklettel az elektromos tulajdonságokat lehetett szabályozni. Ez a szabályozhatóság pedig azért is fontos, mivel ez teszi lehetővé az eszközök speciális alkalmazásokhoz való tervezését.

A kutatók origami (papírhajtogatás) és kirigami (papírvágás) technikákat alkalmaztak, hogy játékos példákat nyújtsanak a nanopapír makroszintű rugalmasságáról: például madarat és egy dobozt hajtogattak, de lézervágással bonyolultabb szerkezeteket is készítettek. Mindez bizonyította a lehetséges részletezettséget, valamint azt is, hogy a hőkezelés nem károsította a struktúrát. Az anyagot aztán több alkalmazási területen is kipróbálták: a hordozható eszközökbe beépített nanopapír félvezető szenzorok például észlelték az arcmaszkokon áttörő kilégzett nedvességet és a bőrön megjelenő nedvességet is. A nanopapírt elektródaként is bevetették egy glükóz bioüzemanyag cellában, és a keletkezett energia egy kis izzót gyújtott meg.

Mint a kutatók elmondták, a jelenlegi eredmények alapján nagyon könnyen és széles körben, gyakorlati eszközökben is lehet ezt az anyagot használni, miközben az eljárás a kizárólag növényi anyagokból készült, fenntartható elektronikához is közelebb visz minket.

(A cikkhez használt kép illusztráció, forrása: Pixabay/BeccaH)


Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Autót vennél mostanában? Nézz bele a PLAYER AUTÓTESZT ROVATÁBA!
Minden friss és izgalmas autót kipróbálunk, amit csak tudunk, legyen az dízel vagy elektromos, olcsó vagy luxus, kétszemélyes vagy kisbusz!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.