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Jun 02, 2023

Professore per lo sviluppo di dispositivi elettronici realizzati interamente in carta

Immagina di poter costruire un dispositivo elettronico interamente di carta. Un’alternativa non tossica, economica e biodegradabile ai componenti a base di silicio e plastica rappresenterebbe un punto di svolta per un

Immagina di poter costruire un dispositivo elettronico interamente di carta. Un’alternativa non tossica, economica e biodegradabile ai componenti a base di silicio e plastica rappresenterebbe un punto di svolta per un pianeta che si riempie rapidamente di “rifiuti elettronici” di gadget scartati e sensori monouso.

Questa è la visione del professor Seokheun (Sean) Choi dell'Università di Binghamton. Ha lavorato per anni creando biobatterie migliori che utilizzano batteri o sudore umano per generare energia. Alcune di queste batterie erano basate sulla carta e ora spera di applicare tale conoscenza ai circuiti stampati e alle parti correlate.

Una nuova sovvenzione di 400.000 dollari da parte della National Science Foundation finanzierà lo sviluppo di quella che lui chiama cartatronica integrata. Il premio triennale è la sua nona borsa di studio federale da quando è arrivato a Binghamton: sette dalla NSF e due dall'Office of Naval Research.

L’obiettivo principale è stampare circuiti stampati multistrato e ad alte prestazioni su carta utilizzando fili metallici densamente concentrati e altamente conduttivi e creare componenti flessibili basati su carta che possano essere integrati in tali sistemi papertronici. Choi ha affermato che un progetto completamente cartaceo come questo è un'idea unica, ed è ciò che ha catturato l'interesse della NSF.

"Tutti i lavori precedenti con circuiti stampati cartacei dovevano utilizzare componenti elettronici standardizzati", ha affermato Choi, membro della facoltà del Thomas J. Watson College of Engineering e del Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica del Thomas J. Watson College of Engineering. “Ciò non ha alcun senso per l'elettronica completamente basata su carta. Vogliamo sostituire questi componenti con condensatori, registri e transistor cartacei”.

Alimentati dall’Internet delle cose, che utilizzano minuscoli sensori per connettersi, alcuni esperti di tecnologia prevedono che entro il 2035 ci saranno più di 1 trilione di dispositivi elettronici in tutto il mondo. Gli attuali metodi di produzione genererebbero milioni di tonnellate di “rifiuti elettronici” che intasano discariche e oceani.

Basandosi su anni di ricerca, Choi ritiene che lui e i suoi studenti del Laboratorio di bioelettronica e microsistemi di Binghamton possano portare la cartatronica a un livello superiore.

"Il mio obiettivo a lungo termine è creare un sistema elettronico verde e rinnovabile, quindi in questo senso questo progetto è il passo logico successivo", ha affermato. “Le idee e le osservazioni del mio gruppo di ricerca ci rendono leader nelle biobatterie cartacee e nei biosensori autoalimentati basati su carta. Integrerò tutte le mie competenze, conoscenze ed esperienze per creare un sistema interamente basato su carta."

Una sfida sarà quella di trovare materiali non tossici che svolgano bene il lavoro senza causare successivamente problemi ambientali.

"Con il nostro lavoro precedente, volevamo sviluppare componenti papertronici: questo era il nostro obiettivo e abbiamo utilizzato materiali tossici o qualunque cosa funzionasse", ha affermato. "Ma ora mi piacerebbe utilizzare materiali biodegradabili per creare anche i componenti più piccoli."