Wetenschappers ontwikkelen zetmeel-nanocomposietfilms die de weg vrijmaken voor groene elektronica

Onderzoekers van de Queen Mary University of London hebben nieuwe nanocomposietfilms ontwikkeld met behulp van zetmeel in plaats van op aardolie gebaseerde materialen, wat een aanzienlijke vooruitgang betekent op het gebied van duurzame elektronica.

De studie, gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialentoont de ontwikkeling van biologisch afbreekbare, flexibele en elektrisch geleidende materialen die veelbelovend zijn voor een breed scala aan elektronische en sensortoepassingen.

Deze zetmeelnanocomposieten bieden afstembare mechanische en elektrische eigenschappen, waardoor ze een milieuvriendelijk alternatief zijn voor op aardolie gebaseerde materialen.

Met een groeiende mondiale behoefte aan duurzame oplossingen op het gebied van elektronica, vormt deze doorbraak een belangrijke stap in de richting van het terugdringen van e-waste en het bevorderen van milieuvriendelijke elektronica. De nieuwe nanocomposietfilms zijn gemaakt van zetmeel, een van de meest voorkomende natuurlijke polymeren die voorkomen in planten als aardappel, maïs, erwten en maïs, en MXene, een zeer geleidend 2D-materiaal dat in eigen huis wordt vervaardigd. Deze films kunnen worden aangepast voor verschillende toepassingen, zoals het monitoren van menselijke lichaamsbewegingen, tactiele detectie en elektronische slimme skins.

Een belangrijke innovatie op het gebied van duurzame elektronica is het feit dat de op zetmeel gebaseerde films binnen een maand uiteenvallen als ze in de grond worden begraven, wat een snel afbraakproces oplevert dat in schril contrast staat met conventionele niet-afbreekbare kunststoffen.

Door de MXene-concentraties aan te passen, bereikten onderzoekers bovendien nauwkeurige controle over de mechanische eigenschappen, elektrische geleidbaarheid en detectiemogelijkheden van de films. Dit maakt toepassingen op maat mogelijk in verschillende sectoren, van de gezondheidszorg tot draagbare elektronica. Deze composieten maken gebruik van natuurlijke, overvloedige materialen, met een productieproces dat afhankelijk is van water als oplosmiddel, waardoor hun duurzaamheidskenmerken verder worden verbeterd.

Hoofdonderzoeker Ming Dong, van QMUL’s School of Engineering and Materials Science, zei: “Onze bevindingen hebben aangetoond dat duurzame elektronica kan worden bereikt via deze op zetmeel gebaseerde nanocomposieten, die niet alleen een milieuvriendelijke oplossing bieden, maar ook praktische toepassingen in flexibele elektronica.”

Een pad naar groene elektronica

Dimitrios Papageorgiou, hoofdwetenschapper en corresponderend auteur van de studie, zei: “Dit werk vertegenwoordigt een aanzienlijke sprong voorwaarts in het aanpakken van de mondiale uitdaging van elektronisch afval. Door overvloedige en biologisch afbreekbare materialen te gebruiken, openen we nieuwe wegen voor duurzame elektronica. Op zetmeel gebaseerde composieten bieden een oplossing die verantwoordelijkheid voor het milieu combineert met hoogwaardige detectie- en elektronische mogelijkheden.”

Het onderzoeksteam gelooft dat deze ontwikkelingen kunnen leiden tot een toekomst waarin elektronische apparaten niet langer deel uitmaken van de milieubelasting, maar bijdragen aan een duurzamere en circulaire economie.