Ученые смогли получить биосовместимый мягкий композит, из одного которого можно изготовить разные электронные элементы от резистора до транзистора. Разнообразие свойств достигается за счет варьирования размеров частиц композита и густоты их распределения. Такой материал пригоден для высокоточной регистрации и обработки нейрофизиологический сигналов, что необходимо для создания нейроинтерфейсов — например, из него можно изготовить мягкую имплантируемую микросхему. Статья опубликована в журнале Science Advances.
Появление органических проводников позволило не только создавать гибкие, малоразмерые и очень яркие OLED-дисплеи. Заменив кремний и металл на пластик, можно будет изготавливать гибкую биосовместимую электронику. Однако эта замена будет полноценной только в том случае, если из полимеров удастся изготавливать весь спектр электронных устройств.
Патриция Ястржебска-Пёрфект (Patricia Jastrzebska-Perfect) из Колумбийского университета и ее коллеги придумали полимерный композитный материал, который приобретает разные электрические свойства в зависимости от нюансов при изготовлении. Дело в том, что этот композит состоит из изолирующего электроны, но ионно-проводящего полимера, в котором замешаны микроскопические пластиковые проводники. Размер этих микропроводников и густоту распределения в пленке можно менять при производстве, от чего зависит длина свободного пробега электрона (то, какую максимально длинную проводящую цепочку можно сформировать). В зависимости от комбинации этих параметров и расстояния между подведенными контактами композит может выступать как: анизотропный проводник, транзистор, транзистор с индивидуальной адресацией, диод или резистор.
Например, поперек плоскости пленки микропроводники расположены гуще, чем вдоль нее. Поэтому если они не образуют проводящую цепочку вдоль, но образуют поперек — получится анизотропный проводник.
Или, если величина свободного пробега больше чем расстояние между контактами, то между ними возникнет проводящий канал, который можно разрушить, если приложить к пленке напряжение через другой контакт. Такая конфигурация является транзистором.
Изобретению может быть много применений. Например, из биосовместимого композита можно сделать сенсоры нервных импульсов с гораздо большим разрешением чем у существующих, благодаря тому, что их легче вживлять в тело.
Или, на основе изготовленной из этой пленки электроники можно собрать мягкий процессор, пригодный для имплантации.
Органическая электроника предоставляет богатые возможности. В Корее на ее основе сделали светодиоды, которые можно вплетать в одежду как нити, а американцы из пластиковых бутылок получили анод для батарей.
Василий Зайцев
А девять процентов пережили компостирование, даже не изменившись визуально
Исследование с участием 9701 добровольца показало, что только треть пластика с лейблом «для домашнего компостирования» на самом деле превращается в компост. При этом люди плохо разбираются в видах компостируемого пластика, даже если склонны выбирать товары в такой упаковке. Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Sustainability. Биоразлагаемый и компостируемый пластик приобретает все большую популярность. Исследования описывают, что такие материалы полностью исчезают под действием живых организмов в почве или в компосте, не оставляя после себя ни микропластика, ни других вредных остатков.Компостируемый пластик предполагается использовать, например, для мелкой пищевой упаковки (саше, чайных пакетиков), одноразовой посуды и влажных салфеток. Эти предметы обычно сильно загрязнены едой и другой органикой, мыть и перерабатывать их из-за малого размера неудобно, поэтому компостирование представляется хорошим вариантом. Однако, в реальности все сложнее. Новые материалы оказались плохо совместимы с уже существующими установками для промышленного компостирования: для их разложения лучше подходят аэробные условия, когда бактерии размножаются в атмосфере кислорода. А пищевые отходы традиционно перерабатывают в анаэробных условиях — без доступа кислорода. По домашнему компостированию данных и вовсе не было, а между тем, условия в домашних компостерах сильно отличаются не только от промышленных, но и между собой. Марк Медовник, ученый и популяризатор науки, автор книги «Из чего все сделано» и его коллеги из Университетского Колледжа Лондона решили выяснить, как на самом деле справляются с компостированием пластика их сограждане. Сначала ученые попросили добровольцев заполнить анкеты, чтобы оценить их экологические привычки, желание заниматься компостированием пластика, степень информированности и наличие в домохозяйствах нужного оборудования. В этой стадии исследования приняло участие 9701 человек из всех районов Великобритании.Более 4 процентов опрошенных имели компостер дома, и более 72 процентов — на приусадебном участке. Интересно, что более масштабный опрос 2009 года показал, что компостированием занимаются только 34 процента жителей Великобритании. Авторы предположили, что в их исследовании участвовали в основном люди, которых волнуют вопросы экологии. Однако, даже такие озабоченные экологией люди плохо понимали, как правильно компостировать пластик. Почти 85 процентов опрошенных отметили, что обращают внимание на материал упаковки и склонны покупать товары, упакованные в «компостируемый» и «биоразлагаемый» пластик. В то же время более 60 процентов путали термины «для домашнего компостирования», «для промышленного компостирования» и «биоразлагаемый». (Последний термин наименее конкретный из трех, и обещает лишь то, что материал может разложиться под действием живых организмов, но не поясняет — как быстро и в каких условиях). Вторая часть исследования представляла собой параллельный эксперимент по компостированию. Медовник и его коллеги попросили добровольцев выбрать предмет из пластика с лейблом «для домашнего компостирования», поместить его в домашний компостер, а спустя время проверить, насколько он разложился. Продолжительность эксперимента участники выбирали сами, исходя из своих привычек пользования компостером. Чтобы легче идентифицировать предмет, его нужно было положить в авоську из небиоразлагаемого пластика и пометить маркером. Степень деградации предлагалось оценить по пятибалльной шкале: от 0 (никаких видимых изменений) до 4 (предмет полностью исчез). В эксперименте участвовало 1648 человек, но закончили его только 902 человека. Всего Медовник и его коллеги получили данные о компостировании 1307 предметов. Эффективность процесса оказалась невелика — только 34 процента предметов полностью превратились в компост, остальные были различимы глазом, а 9 процентов и вовсе пережили компостирование без существенных изменений. По присланным фотографиям авторы поняли, что некоторые участники все равно положили в компостеры пластик, не предназначенный для домашнего компостирования. Но, даже если исключить такие ошибки, доля полностью переработанного пластика поднимется лишь до 40 процентов. Интересно что продолжительность компостирования влияла на результат лишь незначительно. Даже после пятнадцати месяцев в компостере полностью разложилось менее 40 процентов пластика. В Уэльсе, самой теплой области Великобритании, эффективность оказалась немного выше среднего — полностью разложилось 45 процентов предметов. А вот между остальными регионами заметной разницы не было. Авторы заключили, что домашнее компостирование в нынешнем виде — очень трудно контролируемый и неэффективный процесс. Чтобы оно стало действительно полезным, нужно проделать большую работу — не только по разработке новых материалов и способов компостирования, но и по регулированию и распространению знаний.Медовник и его коллеги просили добровольцев собственноручно проводить эксперименты. Подобные исследования относятся к так называемой гражданской науке (citizen science) и приобретают все большую популярность. Например, летом мы писали о том, как добровольцы по всему миру закапывают в землю чайные пакетики, чтобы помочь ученым следить за изменениями климата. А о российских проектах гражданской науки можно узнать на платформе «Люди Науки».