I rifiuti elettronici rappresentano uno dei problemi ambientali che crescono più velocemente sulla Terra. Ogni giorno, miliardi di dispositivi di piccole dimensioni, come ad esempio i fitness tracker, i cerotti medicali e gli impianti temporanei, vengono gettati via dopo un breve periodo di utilizzo. Questi dispositivi sono difficili da riciclare e, se smaltiti attraverso l’incenerimento o la sepoltura, rilasciano nell’ambiente metalli pesanti e composti tossici a causa delle emissioni.
Con l’elettronica sempre più integrata nella nostra vita quotidiana, è chiaro che abbiamo bisogno di trovare soluzioni più sostenibili ed ecocompatibili. E un team di scienziati del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KIST) potrebbe aver trovato la soluzione perfetta.
I ricercatori guidati dal Dott. Sangho Cho e dal Dott. Yeonho Chu hanno sviluppato un tipo di archiviazione fondamentalmente nuovo, completamente idrosolubile. Non si tratta di un fragile prototipo per una dimostrazione da conferenza, ma di una tecnologia completa che combina un’elevata affidabilità nell’archiviazione delle informazioni con la completa biodegradabilità.
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La chiave di questo risultato è l’innovativo polimero PCL-TEMPO. Combina il poli(ε-caprolattone) (PCL), un materiale sicuro per l’organismo e biodegradabile, e la molecola organica TEMPO, responsabile della registrazione affidabile dei segnali elettrici.
La maggior parte dei tentativi precedenti di creare componenti elettronici solubili ha incontrato gravi limitazioni: fragilità, scarsa conservazione dei dati, scarsa resistenza agli urti fisici. La nuova composizione risolve tutti i problemi. Distingue in modo affidabile tra segnali accesi e spenti per oltre un milione di cicli di funzionamento, conserva le informazioni registrate per oltre 10.000 secondi e resiste ad almeno 250 operazioni di scrittura e cancellazione.
Ciò significa che la soluzione è pronta per l’uso pratico, non solo in laboratorio, ma anche in prodotti reali, compresi quelli la cui durata è inizialmente limitata dalla progettazione degli ingegneri.
La biocompatibilità dell’innovazione merita un’attenzione particolare. Può essere impiantato nel corpo umano in tutta sicurezza. Inoltre, gli scienziati hanno trovato un modo per controllare con precisione il momento in cui la struttura inizia a dissolversi. Lo spessore e la composizione chimica dello strato esterno sono regolati in modo tale che il processo di degradazione venga avviato rigorosamente secondo uno scenario prestabilito.
Dopo aver completato la protezione, la base del microcircuito si dissolve completamente in acqua in circa tre giorni, senza lasciare tracce. Questo approccio è particolarmente prezioso in ambito medico. Gli impianti creati con PCL-TEMPO saranno in grado di autodistruggersi nell’organismo una volta completata la loro funzione, eliminando la necessità di ripetuti interventi chirurgici e riducendo i costi sanitari.
I test hanno inoltre dimostrato che il materiale mantiene la sua integrità e funzionalità anche dopo 3.000 cicli di piegatura, rendendolo adatto a sistemi indossabili monouso, sensori medici e persino ad applicazioni militari.
Il team di ricerca sta già lavorando alla fase successiva del progetto. Secondo Cho, intendono creare quelli che chiamano dispositivi elettronici intelligenti transitori: sistemi che non solo si dissolvono quando necessario, ma hanno anche la capacità di autoripararsi ed essere sensibili alla luce.
I recenti progressi nel settore favoriscono l’introduzione sul mercato di dispositivi elettronici biodegradabili avanzati, che rispondono a standard sempre più elevati di sostenibilità ambientale nella tecnologia di consumo. Nonostante ciò, come hanno evidenziato le esperienze con gli impianti RFID e i dispositivi Bio-IoT, nella creazione di nuove soluzioni biocompatibili è fondamentale tenere in considerazione anche gli aspetti legati alla sicurezza. Inoltre, non ci sono garanzie che piccoli dispositivi di archiviazione in grado di memorizzare qualsiasi tipo di informazione non possano finire in mano a malintenzionati.
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