Вулканічна джерельна вода допомагає дослідникам виготовляти пластикову електроніку

Коли ви думаєте про те, як виготовляти електронні компоненти, вода, мабуть, не очолює ваш список сировини. З усім тим, у дослідженні, нещодавно опублікованому в Journal of Water Chemistry and Technology, дослідники з Університету Цукуби використали вулканічну джерельну воду для виготовлення пластику, який є невід’ємною частиною багатьох сучасних технологій.

Пластик скріплює електронні компоненти багатьох сучасних технологій. Поліанілін (PANI) є одним із таких пластиків. Оскільки мільйони квадратних метрів PANI щороку використовуються для цієї та інших цілей, є очевидні переваги виготовлення його в найбільш екологічно стійкому розчиннику. Для виготовлення PANI можна використовувати багато розчинників, але більшість із них досить токсичні та несумісні зі звичайними процесами виготовлення пристроїв масового виробництва, такими як струменевий друк.

Одним з варіантів розчинника є етанол. Власне, цього й досягли автори цього дослідження. «Нещодавно ми повідомили про використання етанолу з невеликою кількістю йоду для отримання поліаніліну», — говорить професор Хіромаса Гото, старший автор. «З усім тим, вода є найкращим екологічно чистим розчинником, і тому вона буде ще кращим варіантом».

Чиста вода не підійде, тому що для перетворення аніліну в PANI зазвичай потрібні кислота та окислювач. Проте вода вулканічного джерела містить сульфат і велику кількість мінеральних іонів, яких в принципі достатньо для полімеризації. Це гіпотеза, яку дослідники вирішили перевірити.

Дослідники підготували PANI, нанорозмірні частинки PANI та композити PANI/шовк, просто перемішуючи їх суміші протягом ночі при 0°C. Вони оптимізували провідність PANI й підтвердили, що мікроелементи не є джерелом провідності. «Скануюча електронна мікроскопія вказує на те, що кожна нитка виготовленої шовкової тканини була покрита PANI, а форма волокон залишилася незмінною», — пояснює професор Гото. «Таким чином, ми розробили простий спосіб виготовлення текстилю, який може проводити електрику».

Можливе багато інших застосувань цих композитів PANI. Наприклад, дослідники використовували фільтрувальний папір, просочений PANI, щоб видалити майже 75% слідів йоду зі зразка води.

У цій роботі вдалося підготувати PANI за допомогою, ймовірно, одного з найбільш екологічно стійких засобів: у воді вулканічного джерела при низькій температурі. Було б просто визначити оптимальну концентрацію мінералу, pH і концентрацію сульфату для цього синтезу, щоб вода з будь-якого джерела була життєздатним розчинником для синтезу PANI. Завдяки синтезу PANI таким чином, що не утворює масляних відходів і не є небезпекою займання, його виробництво для електроніки може бути визнано втіленням екологічної хімії.