В будущем лёгкие, гибкие, но прочные печатные платы для компактной носимой электроники, вероятно, можно будет печатать на высушенных остатках культур, широко известных во всём мире как «комбуча», а на постсоветском пространстве как «чайный гриб». Учёные опробовали методику, позволяющую использовать этот симбиоз дрожжевого гриба и бактерий для создания электронных компонентов.
Источник изображения: Tim-Oliver Metz/unsplash.com
Для выращивания чайного или маньчжурского гриба достаточно всего лишь банки чая, сахар и культура SCOBY, представляющая собой симбиоз бактерий и дрожжей. Исследователи давно считали «чайный гриб» многообещающим биоматериалом. Ранее высушенный «гриб» пробовали использовать в качестве заменителя кожи, создавали новые виды устойчивых «живых материалов», которые, возможно, однажды можно будет использоваться в качестве биосенсоров. Новое исследование показало, что «маньчжурский гриб» можно использовать и в электронике.
По словам профессора Университета Западной Англии в Бристоле Эндрю Адамацки (Andrew Adamatzky), одного из авторов нового исследования, высушенный «чайный гриб» можно интегрировать в умные носимые устройства, что позволит расширить функциональность одежды и гаджетов. Предусмотрено объединение живой и неживой биологической материи. Ещё в 2021 году Адамацки выступил соавтором ряда исследований, посвящённых свойствам «гриба». Теперь он и его коллеги продемонстрировали возможность создания печатных плат на высушенных пластинах из этого материала.
Источник изображения: Andrew Adamatzky
Команда использовала SCOBY для выращивания тонких биоплёнок, состоящих из волокон целлюлозы, после чего высушивала их на пластиковых или бумажных пластинах при комнатной температуре. В результате получался устойчивый материал, сохранявший прочность при помещении в воду на несколько дней, а один из тестовых образцов пережил даже помещение в духовой шкаф при 200° C, хотя от открытого огня материал загорается.
Адамацки и его коллеги смогли печатать на высушенной плёнке из «чайного гриба» с помощью струйного принтера дорожки из токопроводящих полимеров, заодно опробовав альтернативный метод 3D-печати комбинацией полиэстера и меди. К биологическим печатным платам удалось даже прикрепить небольшие LED-элементы, продолжавшие работать даже после того, как основу неоднократно сгибали и растягивали.
По словам учёных, в отличие от живого «гриба», с которым приходилось работать прежде, сухой материал сам не проводит электричество и вполне может использоваться в качестве основы для печатных плат. Более того, он намного более гибкий, лёгкий и дешёвый, чем керамические и пластиковые альтернативы и может использоваться для создания носимых датчиков сердечного ритма, биосенсоров и во многих других сферах. В дальнейшем рассматривается печать рабочих систем, способных распознавать механические, оптические и, возможно, химические воздействия.