Proteiinit tarjoavat ekologisesti ympäristöystävällisen vaihtoehdon monille elektroniikassa nykyisin käytettäville synteettisille komponenteille. Ne voivat yhdistää joustavuuden ja sähköisen aktiivisuuden tuoden esiin useita uusia mahdollisuuksia joustavan ja vihreän elektroniikan alalla.
Pyrkiessään kohti ympäristöystävällisiä vaihtoehtoja nykyisille ionijohtimille Tanskan teknillisen yliopiston (DTU) tutkijat ovat kehittäneet vaihtoehtoisen vihreän vaihtoehdon, joka perustuu orgaaniseen silkkiin eli hämähäkin seitiin ja epäorgaaniseen vihreään laponiiniin (nanosavi). Tämä voi lopulta mahdollistaa laajan valikoiman sovelluksia joustavan ja puettavan elektroniikan alalla.
DTU:n tutkimuksessa silkkipohjaiset ionijohtimet muuttuvat vakaiksi ohutkalvoiksi upottamalla ne 2D-nanosaven hiutaleisiin. Julkaisussaan tutkijat demosivat, miten muuttaa luonnollinen polymeeri ioniseksi materiaaliksi, jolla on vakaa suorituskyky vesipitoisessa ja kemiallisesti aktiivisessa ympäristössä.
- Materiaalitutkijat ovat pitkään rakastaneet silkin poikkeuksellisia mekaanisia ominaisuuksia: se kilpailee teräksen kanssa murtolujuuden suhteen, ja hämähäkinverkot ovat vain vahvempia vaihtoehtoja taivuttamisen ja venyttämisen suhteen, toteaa Tanskan teknillisen yliopiston mikro- ja nanoteknologian laitoksen professori Alireza Dolatshahi-Pirouz.
- Silkki ei kuitenkaan sinänsä ole vakaa sähköjohde ja siksi olemme suunnitelleet uuden materiaalisi silkki-laponiitin (SiPo) ja osoittaneet, että tämä ominaisuus saavutetaan silkin ja laponiitin vuorovaikutuksella.
Sulauttamalla laponiitin silkkipohjaisiin ohuisiin kalvoihin tutkijat tuottivat ionisen johtimen, jolla on joukko erittäin toivottavia ominaisuuksia: hyvä kiteisyys, läpinäkyvyys, mekaaninen vahvuus, kierrätettävyys, optinen läpinäkyvyys, sähköinen herkkyys, sekä kemiallinen, lämpö- ja mekaaninen vakaus.
SiPo on helposti kierrätettävissä ja se ylläpitää hyvää sähköistä herkkyyttä jopa 2000 taivutusjakson jälkeen. Sillä on myös huomattavasti alhaisempi arkkiresistanssi taivutuksen ja venytyksen aikana kuin tavanomaisilla metallipohjaisilla joustavilla johteilla ja se pysyy täysin toiminnassa mekaanisen kestävyystestin jälkeen. Lisäksi se voi toimia kilohertsin (kHz) taajuuksilla sekä normaalissa että taivutusmuodossa.
Tutkijoiden mukaan uusi tekniikka on otettavissa käyttöön yksinkertaisen yksivaiheisen valmistustekniikan avulla. Siitä voisi tehdä esimerkiksi antureita massatuotannon tasolla vaarantamatta ympäristöä.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 28.3.2019
