Дослідницька група з Великобританії розробила біорозкладні нанокомпозитні плівки. Новий матеріал може стати зеленою альтернативою пластиковим електронним компонентам, які одержують із продуктів нафтопереробки.
У довгостроковій перспективі ринку електроніки перехід до біополімерів, таких як крохмаль, дозволить, по-перше, відмовитися від дефіцитних і нафтохімічних ресурсів, а по-друге, значно скоротити обсяги токсичних відходів, що накопичуються у світі. Необхідність заміни тих же гаджетів зростає так само стрімко, наскільки збільшуються темпи їхнього виробництва. Тим гострішою стає потреба в нових рішеннях для екологічної електроніки: пристрої, які вимагають менше енергії, виготовляються з доступних і недорогих матеріалів, теорії розкладаються в природі і не потребують поховання.
Перспективний екологічний матеріал розробили вчені Лондонського університету королеви Марії (Великобританія). Базою послужив крохмаль як біорозкладний полісахарид і плівкоутворювач, отриманий з рослин (кукурудзи, картоплі та гороху). Серед його переваг — хороша розчинність у воді та відносно низька порівняно з іншими полімерами (целюлозою, лігніном та білками) вартість. Більш того, крохмаль містить гідроксильні групи, завдяки чому піддається зшиванню, тобто утворенню поперечних (міжмолекулярних) зв’язків, що робить його міцнішим.
Нарешті, він володіє такими потрібними у стійкій електроніці властивостями, як відновлюваність, біорозкладність у ґрунті та у воді, легкість, простота у виготовленні гнучких плівок та гелів, а також біосумісність, що робить його придатним для використання в біологічних та медичних цілях. Невипадково крохмаль широко застосовують як у харчовій, так і в нехарчовій промисловості як сировина для ферментації, компонента в клеях та сполучних речовинах для паперу, у хімічному виробництві та текстильній галузі.
В якості електропровідного наповнювача нанокомпозиту матеріалознавці використовували електропровідний склад максену — карбіду титану (шаруватий двовимірний матеріал на основі карбідів або нітридів перехідних металів. Той був рівномірно розподілений в крохмальній матриці і продемонстрував високу з нею сумісність, утворивши водневі концентрації. , електропровідність та коефіцієнт тензочутливості, або міру чутливості датчика.
В результаті матеріал продемонстрував потужні електромеханічні властивості та стабільні електричні характеристики, що дозволить використовувати його як надійний та універсальний компонент в електронних пристроях та не тільки. Плівку можна адаптувати в датчиках рухів людини, для створення розумних електронних покриттів.
На відміну від аналогів на основі нафтопродуктів, композит на основі крохмалю розкладається у ґрунті за місяць, що робить його екологічно чистим. Свої висновки вчені представили в журналі
Advanced Functional Materials.
