ด้วยการสาธิตส่วนประกอบคอมพิวเตอร์ที่สำคัญและค่อนข้างซับซ้อน นั่นคือทรานซิสเตอร์ ซึ่งสร้างขึ้นด้วยหมึกคาร์บอนสามชนิด นักวิจัยหวังว่าจะสร้างแรงบันดาลใจให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นใหม่ที่รีไซเคิลได้
“ส่วนประกอบคอมพิวเตอร์ที่ใช้ซิลิกอนคงไม่มีวันหมดไป และเราไม่คาดหวังว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่รีไซเคิลได้ง่ายเช่นของเราจะมาแทนที่เทคโนโลยีและอุปกรณ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายอยู่แล้ว” อารอน แฟรงคลิน ศาสตราจารย์ Addy ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ของ Duke กล่าว .
“แต่เราหวังว่าด้วยการสร้าง
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่ที่รีไซเคิลได้อย่างสมบูรณ์และพิมพ์ได้ง่าย และแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์เหล่านี้ทำอะไรได้บ้าง เพื่อนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอนาคต”
ถึงแม้ว่ากองอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้แล้วทิ้งจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ในขณะนี้กำลังลดลงแต่น้อยกว่าหนึ่งในสี่ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในแต่ละปีถูกนำไปรีไซเคิล ตามการประมาณการขององค์การสหประชาชาติ
ส่วนหนึ่งของปัญหาคืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รี
ไซเคิลได้ยาก โรงงานขนาดใหญ่จ้างคนงานหลายร้อยคนที่แฮ็คอุปกรณ์ขนาดใหญ่ แต่ในขณะที่เศษทองแดง อลูมิเนียม และเหล็กสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ แต่ชิปซิลิกอนที่อยู่ใจกลางของอุปกรณ์ไม่สามารถทำได้
ดู : วัยรุ่นที่พิมพ์ 3 มิติสร้างอุปกรณ์อันชาญฉลาดหลายร้อยชิ้นเพื่อบรรเทาอาการปวดหูสำหรับผู้ปฏิบัติงานด้านสุขภาพ
ในการศึกษาครั้งใหม่นี้
ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารNature Electronics ฉบับวันที่ 26 เมษายน แฟรงคลินและห้องปฏิบัติการของเขาได้สาธิตทรานซิสเตอร์ที่รีไซเคิลได้อย่างสมบูรณ์และทำงานได้อย่างสมบูรณ์ซึ่งทำจากหมึกคาร์บอนสามชนิดที่สามารถพิมพ์ลงบนกระดาษหรือพื้นผิวที่ยืดหยุ่นและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ได้อย่างง่ายดาย ท่อนาโนคาร์บอนและหมึกกราฟีนใช้สำหรับเซมิคอนดักเตอร์และตัวนำตามลำดับ แม้ว่าวัสดุเหล่านี้ไม่ใช่สิ่งใหม่สำหรับโลกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์ออกมา แฟรงคลินกล่าวว่า เส้นทางสู่การรีไซเคิลได้เปิดกว้างขึ้นด้วยการพัฒนาหมึกอิเล็กทริกที่เป็นฉนวนซึ่งได้มาจากไม้ที่เรียกว่านาโนเซลลูโลส
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ
– Duke University “นาโนเซลลูโลสสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพและถูกนำมาใช้ในการใช้งานเช่นบรรจุภัณฑ์มานานหลายปี” แฟรงคลินกล่าว “และในขณะที่ผู้คนรู้จักการใช้งานที่มีศักยภาพเป็นฉนวนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มานานแล้ว แต่ยังไม่มีใครรู้วิธีใช้งานในหมึกพิมพ์มาก่อน นั่นเป็นหนึ่งในกุญแจสำคัญในการทำให้อุปกรณ์รีไซเคิลเหล่านี้ทำงานได้อย่างสมบูรณ์”
ที่เกี่ยวข้อง : กระจกตาที่พิมพ์ 3 มิติครั้งแรกที่เคยมีมาสามารถฟื้นฟูการมองเห็นให้กับผู้คนนับล้าน
นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการระงับผลึก
นาโนเซลลูโลสที่สกัดจากเส้นใยไม้ด้วยการโรยเกลือแกงเล็กน้อย ทำให้ได้หมึกที่ทำหน้าที่เป็นฉนวนในทรานซิสเตอร์ที่พิมพ์ออกมาได้อย่างน่าชื่นชม การใช้หมึกสามสีในเครื่องพิมพ์แบบละอองลอยที่อุณหภูมิห้อง ทีมงานแสดงให้เห็นว่าทรานซิสเตอร์คาร์บอนทั้งหมดทำงานได้ดีเพียงพอสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย แม้หกเดือนหลังจากการพิมพ์ครั้งแรก
จากนั้นทีมงาน
จะสาธิตให้เห็นว่าการออกแบบของพวกเขาสามารถรีไซเคิลได้เพียงใด โดยการจุ่มอุปกรณ์ลงในอ่างหลายชุด การสั่นเบาๆ ด้วยคลื่นเสียงและการหมุนเหวี่ยงของสารละลายที่เป็นผล ท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีนจะถูกกู้คืนตามลำดับโดยให้ผลผลิตเฉลี่ยเกือบ 100% วัสดุทั้งสองสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในกระบวนการพิมพ์เดียวกัน โดยสูญเสียความสามารถในการทำงานเพียงเล็กน้อย และเนื่องจากนาโนเซลลูโลสทำจากไม้ จึงสามารถนำไปรีไซเคิลพร้อมกับกระดาษที่พิมพ์ได้
