قطعاتی که به مواد سازگار با محیط زیست تجزیه شوند، ضایعات الکترونیکی کمتری را برجای خواهند گذاشت
نوعی وسیله الکترونیکی شفاف و با قابلیت کشسانی که در اسید حل می‌شود.
به کمک نوعی فناوری نو وسایل الکترونیکی جدیدی ساخته شده که دارای قابلیت انحلال در یک زمان از پیش تعیین شده در ظرف چند دقیقه یا چند سال هستند. به طوریکه زمان نابود شدن آنها را می‌توانید تنظیم کنید. آنها قادرند در بدن قرار گرفته و داروها را به بدن انتقال دهند، همچنین می‌توانند در نواحی بیرونی ساختمانها یا مخازن قرار گرفته و بجای برجای گذاشتن ضایعات بی مصرف و مضر، به کود آلی تبدیل شوند. به عبارت دیگر، این فناوری، مفهوم معمول از وسایل الکترونیکی را به طور کامل معکوس می‌سازد.
مهندسان موفق به ساخت نوع جدیدی گجت (ابزار یا وسیله مکانیکی کوچک) شده‌اند که به انواع دیگر شباهتی ندارد. این گجت نازک، دارای قابلیت کشسانی بوده و به قدری سبک است که یک تار موی انسان قادر به بلند کردن آن است. این وسیله از مواد ارزان، غیر سمی و به عبارتی بی ضرر ساخته شده است. همچنین می‌تواند ناپدید شود. به طوریکه بعد از یک ماه قرار گرفتن در سرکه، حتی سرکه موجود در آشپزخانه، اثری از آن برجای نخواهد ماند.
تینگ لی (Ting Lei) دارای مدرک مهندسی شیمی است که در طراحی این نوآوری کمک نمود. او در آزمایشگاه مهندس ژنان بائو (Zhenan Bao) دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا مشغول به کار است. به گفته‌ی لی: «تمرکز ما بر روی حسگرهای ارزان قیمت برای وسایل الکترونیکی قابل انعطاف است». گروه بائو به مدت حدود پنج سال بر روی موادی تحقیق می‌کردند که بتوانند به طور طبیعی تجزیه شوند.
پزشکان می‌توانند با بکار بردن این فناوری در ادوات پزشکی، آنها را به درون بدن بیماران ایمپلنت یا جایگذاری کنندپژوهشگران کاربردهای بسیاری را در چنین فناوری متصور هستند. به عنوان مثال، دانشمندان می‌توانند حسگرهایی جهت محاسبه گرما یا رطوبت در جنگل‌های دورافتاده بسازند. بسیاری از خاکها دارای خاصیت اسیدی بوده بنابراین هنگامی که محاسبات دانشمندان به اتمام رسد، حسگرهای آنها به طور طبیعی در خاک از هم فروپاشیده و تجزیه می‌شوند. همچنین پزشکان می‌توانند با بکار بردن این فناوری در ادوات پزشکی، آنها را به درون بدن بیماران ایمپلنت یا جایگذاری کنند. در نتیجه این بیماران جهت برداشتن این ادوات، نیازی به عمل جراحی نخواهند داشت. به این دلیل که بدن آنها به راحتی این قطعات را جذب خواهد کرد.
به گفته‌ی هوانیو چِنگ (Huanyu Cheng) این کار جدید نشان می‌دهد که ساختن دستگاه‌های الکترونیکی با میزان سمیت کمتر برای محیط زیست امکان‌پذیر است. او دانشمند علم مواد از دانشگاه ایالت پنسیلوانیا در کالج ایالتی است. چنگ گرچه در این پژوهش جدید نقشی نداشت، اما خود نیز مشغول طراحی وسایل قابل انحلال است. به گفته چنگ حسگرها و سایر وسایل الکترونیکی که با این روش ساخته شوند، «سبز‌تر» و ایمن‌تر خواهند بود. منظور او آن است که آنها از سازگاری بیشتری با محیط زیست برخوردار بوده و دوستدار محیط زیست خواهند بود.
مهندسان موفق به ساخت نوع جدیدی گجت (ابزار یا وسیله مکانیکی کوچک) شده‌اند که به انواع دیگر شباهتی ندارد. این گجت نازک، دارای قابلیت کشسانی بوده و به قدری سبک است که یک تار موی انسان قادر به بلند کردن آن است. این وسیله از مواد ارزان، غیر سمی و به عبارتی بی ضرر ساخته شده است. همچنین می‌تواند ناپدید شود. به طوریکه بعد از یک ماه قرار گرفتن در سرکه، حتی سرکه موجود در آشپزخانه، اثری از آن برجای نخواهد ماند.
تینگ لی (Ting Lei) دارای مدرک مهندسی شیمی است که در طراحی این نوآوری کمک نمود. او در آزمایشگاه مهندس ژنان بائو (Zhenan Bao) دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا مشغول به کار است. به گفته‌ی لی: «تمرکز ما بر روی حسگرهای ارزان قیمت برای وسایل الکترونیکی قابل انعطاف است». گروه بائو به مدت حدود پنج سال بر روی موادی تحقیق می‌کردند که بتوانند به طور طبیعی تجزیه شوند.
پزشکان می‌توانند با بکار بردن این فناوری در ادوات پزشکی، آنها را به درون بدن بیماران ایمپلنت یا جایگذاری کنندپژوهشگران کاربردهای بسیاری را در چنین فناوری متصور هستند. به عنوان مثال، دانشمندان می‌توانند حسگرهایی جهت محاسبه گرما یا رطوبت در جنگل‌های دورافتاده بسازند. بسیاری از خاکها دارای خاصیت اسیدی بوده بنابراین هنگامی که محاسبات دانشمندان به اتمام رسد، حسگرهای آنها به طور طبیعی در خاک از هم فروپاشیده و تجزیه می‌شوند. همچنین پزشکان می‌توانند با بکار بردن این فناوری در ادوات پزشکی، آنها را به درون بدن بیماران ایمپلنت یا جایگذاری کنند. در نتیجه این بیماران جهت برداشتن این ادوات، نیازی به عمل جراحی نخواهند داشت. به این دلیل که بدن آنها به راحتی این قطعات را جذب خواهد کرد.
به گفته‌ی هوانیو چِنگ (Huanyu Cheng) این کار جدید نشان می‌دهد که ساختن دستگاه‌های الکترونیکی با میزان سمیت کمتر برای محیط زیست امکان‌پذیر است. او دانشمند علم مواد از دانشگاه ایالت پنسیلوانیا در کالج ایالتی است. چنگ گرچه در این پژوهش جدید نقشی نداشت، اما خود نیز مشغول طراحی وسایل قابل انحلال است. به گفته چنگ حسگرها و سایر وسایل الکترونیکی که با این روش ساخته شوند، «سبز‌تر» و ایمن‌تر خواهند بود. منظور او آن است که آنها از سازگاری بیشتری با محیط زیست برخوردار بوده و دوستدار محیط زیست خواهند بود.
ساخت مدار الکتریکی با قابلیت انحلال
لی و تیم او به منظور نشان دادن نحوه کار این فناوری نو، ترانزیستوری با قابلیت کشسانی ساختند. یک ترانزیستور جریان برق را در وسایل الکترونیکی کنترل می‌نماید. این دانشمندان از آهن جهت ساخت بخش رسانای دستگاه استفاده کردند. آهن به طور طبیعی در طبیعت وجود داشته و به هنگام فروپاشی دستگاه هیچگونه آلودگی مضری ایجاد نخواهد کرد. آهن همچنین از نظر زیست محیطی مناسب‌تر از طلایی است که در سایر ادوات الکترونیکی کشسان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بسیاری از ادوات قابل انعطاف الکترونیکی از پلیمر در قطعات خود استفاده می‌کنند.هرچند ساختن این مدار کار چندان سختی نبود، اما این پژوهشگران مجبور بودند موادی را بیابند که هم بتوانند قطعات مدار را در کنار یکدیگر نگاه دارند و هم پس از اتمام مأموریت در اسید از هم فروپاشیده شوند. بسیاری از ادوات قابل انعطاف الکترونیکی از پلیمر در قطعات خود استفاده می‌کنند. پلیمر ماده‌ای است که از زنجیره‌های طولانی مولکولهای یکسان ساخته می‌شود. به این دلیل که پلیمرها می‌توانند قابلیت کشسانی و انعطاف پذیری داشته باشند، برای ساخت وسایل الکترونیکی که نیاز به انعطاف پذیری دارند، بسیار مناسب هستند.
اما لی و تیمش تمایلی به استفاده از هیچکدام از نمونه‌های قدیمی پلیمر نداشتند. آنها نمونه‌ای را می‌خواستند که در ماده‌ای راحت و قابل دسترس مانند سرکه حل شود.
دو سال پیش آنها به روش تهیه آن دست یافتند. بدین ترتیب که شروع به ساخت پلیمری از ایمین (imines) کردند. ایمین‌ها ترکیباتی شیمیایی هستند که بوسیله پیوندهای دوتایی میان اتمهای کربن و اتمهای نیتروژن کنار یکدیگر نگاه داشته شده‌اند. این پیوند‌ها در آب به قوت خود باقی می‌مانند اما در اسید از هم می‌پاشند. یک پلیمر ایمینی برای لی و تیمش، گزینه‌ای عالی به حساب می‌آمد.
آخرین قطعه‌ی این پازل ماده‌ای بود که کل دستگاه را نگاه می‌داشت. این پژوهشگران از سلولز برای این منظور استفاده کردند. سلولز ماده‌ای فیبری در گیاهان و درختان است و جهت ساخت کاغذ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این تیم تمام این قطعات را کنار یکدیگر قرار داده تا نخستین وسیله الکترونیکی را بسازند که بتواند به ترکیبات دوستدار و سازگار با محیط زیست تجزیه شود. آنها ترانزیستور خود را در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم معرفی کردند. این پژوهشگران همچنین نشان دادند که وسیله آنها می‌تواند رسانای جریان الکتریسته باشد.
ادوات الکترونیکی تجزیه پذیر می‌توانند به حل یک مشکل روز افزون کمک کنند. مردم در سراسر جهان هر ساله حدود 41 میلیون تن متریک یا تن هزار کیلویی (45 میلیون تن کوچک (هر تن کوچک معادل 907 کیلوگرم است)) ضایعات الکترونیکی به محل دفن زباله اضافه می‌کنند. و این میزان در حال افزایش است. اما چنانچه وسیله‌ای با قابلیت انحلال ساخته شود دیگر مشکلی به این مشکل افزوده نخواهد شد.
بسیاری از ادوات قابل انعطاف الکترونیکی از پلیمر در قطعات خود استفاده می‌کنند.هرچند ساختن این مدار کار چندان سختی نبود، اما این پژوهشگران مجبور بودند موادی را بیابند که هم بتوانند قطعات مدار را در کنار یکدیگر نگاه دارند و هم پس از اتمام مأموریت در اسید از هم فروپاشیده شوند. بسیاری از ادوات قابل انعطاف الکترونیکی از پلیمر در قطعات خود استفاده می‌کنند. پلیمر ماده‌ای است که از زنجیره‌های طولانی مولکولهای یکسان ساخته می‌شود. به این دلیل که پلیمرها می‌توانند قابلیت کشسانی و انعطاف پذیری داشته باشند، برای ساخت وسایل الکترونیکی که نیاز به انعطاف پذیری دارند، بسیار مناسب هستند.
اما لی و تیمش تمایلی به استفاده از هیچکدام از نمونه‌های قدیمی پلیمر نداشتند. آنها نمونه‌ای را می‌خواستند که در ماده‌ای راحت و قابل دسترس مانند سرکه حل شود.
دو سال پیش آنها به روش تهیه آن دست یافتند. بدین ترتیب که شروع به ساخت پلیمری از ایمین (imines) کردند. ایمین‌ها ترکیباتی شیمیایی هستند که بوسیله پیوندهای دوتایی میان اتمهای کربن و اتمهای نیتروژن کنار یکدیگر نگاه داشته شده‌اند. این پیوند‌ها در آب به قوت خود باقی می‌مانند اما در اسید از هم می‌پاشند. یک پلیمر ایمینی برای لی و تیمش، گزینه‌ای عالی به حساب می‌آمد.
آخرین قطعه‌ی این پازل ماده‌ای بود که کل دستگاه را نگاه می‌داشت. این پژوهشگران از سلولز برای این منظور استفاده کردند. سلولز ماده‌ای فیبری در گیاهان و درختان است و جهت ساخت کاغذ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این تیم تمام این قطعات را کنار یکدیگر قرار داده تا نخستین وسیله الکترونیکی را بسازند که بتواند به ترکیبات دوستدار و سازگار با محیط زیست تجزیه شود. آنها ترانزیستور خود را در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم معرفی کردند. این پژوهشگران همچنین نشان دادند که وسیله آنها می‌تواند رسانای جریان الکتریسته باشد.
ادوات الکترونیکی تجزیه پذیر می‌توانند به حل یک مشکل روز افزون کمک کنند. مردم در سراسر جهان هر ساله حدود 41 میلیون تن متریک یا تن هزار کیلویی (45 میلیون تن کوچک (هر تن کوچک معادل 907 کیلوگرم است)) ضایعات الکترونیکی به محل دفن زباله اضافه می‌کنند. و این میزان در حال افزایش است. اما چنانچه وسیله‌ای با قابلیت انحلال ساخته شود دیگر مشکلی به این مشکل افزوده نخواهد شد.
.png "انحلال ادوات الکترونیکی بی مصرف بوسیله سرکه")
تصویری از مرحله نخست انحلال و فروپاشی (ادوات الکترونیکی «موقت» می‌توانند به مدت چند دقیقه، ساعت، روز یا هفته باقی بمانند آنگاه به طور کامل از بین خواهند رفت.)
لی عنوان می‌کند که این فناوری نو احتمالاً در دستگاه‌های تلفن و لپ تاپ کاربردی نخواهند داشت. به این دلیل که هم اکنون به خوبی ترانزیستورهای بکار رفته در این ادوات عمل نمی‌کند. اما این فناوری می‌تواند در ابزارهایی همانند حسگرهای مورد استفاده در جنگل یا وسایل پزشکی ایمپلنت که نیاز به قدرت و نیروی الکتریسیته زیادی نداشته باشند، مورد استفاده قرار گیرد.
او می‌گوید: «هدف ما تمرکز بر روی حسگرهای کوچک، ارزان و قابل انعطاف است». تیم‌های دیگری نیز ادوات الکترونیکی موقتی همچون حسگرهای حرارتی، سلولهای خورشیدی و دوربینهای دیجیتال بسیار کوچکی را طراحی کرده‌اند. این ادوات با موادی پوشانده شده‌اند که پس از یک دوره زمانی خاص، و پس از قرار گرفتن در معرض آب یا مایعات بدن به طور کامل حل می‌شوند.
مترجم: رزیتا ملکی‌زاده
