Вулканическая родниковая вода помогает исследователям создавать пластиковую электронику.
Когда вы думаете о том, как производить электронные компоненты, вода, вероятно, не входит в ваш список сырья. Тем не менее, в исследовании, недавно опубликованном в Journal of Water Chemistry and Technology, исследователи из Университета Цукуба использовали воду из вулканических источников для изготовления пластика, который является неотъемлемой частью многих современных технологий.
Пластик скрепляет электронные компоненты во многих современных технологиях. Одним из таких пластиков является полианилин (ПАНИ). Поскольку миллионы квадратных метров полианилина используются каждый год для этой и других целей, есть очевидные преимущества в том, чтобы сделать его максимально экологически безопасным растворителем. Для изготовления ПАНИ можно использовать множество растворителей, но большинство из них довольно токсичны и несовместимы с обычными процессами изготовления устройств массового производства, такими как струйная печать .
Этанол является одним из вариантов растворителя. Собственно, этого и добились авторы настоящего исследования. «Недавно мы сообщили об использовании этанола с небольшим количеством добавки йода для получения полианилина», — говорит профессор Хиромаса Гото, старший автор. «Тем не менее, вода является самым безвредным для окружающей среды растворителем и, следовательно, будет еще лучшим вариантом».
Чистая вода не подойдет, потому что для превращения анилина в ПАНИ обычно необходимы кислота и окислитель. Однако вулканическая родниковая вода содержит сульфат и обилие минеральных ионов, которых в принципе достаточно для полимеризации. Это гипотеза, которую исследователи решили проверить.
Исследователи получили ПАНИ, наноразмерные частицы ПАНИ и композиты ПАНИ/шелк, просто перемешивая их смеси в течение ночи при 0°C. Они оптимизировали проводимость ПАНИ и подтвердили, что микроэлементы не являются источником проводимости. «Сканирующая электронная микроскопия показывает, что каждая нить изготовленной шелковой ткани была покрыта ПАНИ, а форма волокон не изменилась», — объясняет профессор Гото. «Таким образом, мы разработали простой способ изготовления текстиля, который может проводить электричество».
Возможны многие другие применения этих композитов PANI. Например, исследователи использовали фильтровальную бумагу, пропитанную ПАНИ, для удаления почти 75% следов йода из пробы воды.
В ходе этой работы удалось получить ПАНИ, вероятно, одним из наиболее экологически устойчивых возможных способов: в вулканической родниковой воде при низкой температуре. Было бы просто определить оптимальную концентрацию минералов, pH и концентрацию сульфата для этого синтеза, чтобы вода из любого источника была жизнеспособным растворителем для синтеза PANI. Благодаря синтезу ПАНИ таким образом, чтобы не образовывались масляные отходы и не возникала опасность воспламенения, его производство для электроники можно признать воплощением зеленой химии.
