纸质形式：一张纸上的一次性电子设备

Azom与纽约州立大学电气与计算机工程系教授Seokheun Choi进行了交谈。他的新研究详细介绍了印刷在纸上的原型电路板的生产。

请您介绍自己，专业背景以及如何参与电子创新？

我的长期目标是创建绿色和可再生的电子系统，并将其转化潜力推向实用，现实世界中的物联网（IoT）应用程序。当前的造纸工程是我早期使用纸质生物库中进行的思想和观察结果的下一个逻辑步骤，它是创建一个自动纸质纸的生物传感系统的最新任务的一部分。我在造纸，纸张流体，柔性电子和绿色电子方面的工作已旨在设计用于现实世界应用的集成纸质技术。我是基于纸质的生物库和造纸研究中的少数开拓者之一，最近发表了有关纸电池及其应用的全部范围的主要评论。

电子废物的问题有多重要？为什么很难回收？

随着电子设备变得越来越普遍和快速更新导致快速过时，电子废物越来越大，对环境和公共卫生产生了严重的负面影响。2019年，美国产生了约700万吨的电子废物，其中只有17％的回收率被回收。回收电子设备是非常困难的，因为它们不是技术设计的，并且具有不可生物降解和有毒的无机材料。欧洲杯足球竞彩

您已经在一张纸上创建了原型电路板。这怎么可能？

纸张表现出与一次性应用程序的卓越兼容性，提供了更实惠，可用，灵活且易于一次性的替代方案。随着绿色电子产品的未来，纸张的生物降解性吸引了很多关注，从而减少了电子废物的急剧增加。此外，由于具有化学和热稳定性具有出色的机械和介电性能，因此纸张已成为下一代电子设备（称为纸质形成）的改变游戏规则的底物。

图片来源：Seokheun Choi

纸张与芯吸，打印和堆叠的自然兼容性使我们能够以具有成本效益且环保的方式利用纸张的所有有益特性来最大程度地降低制造工艺和设备设计的复杂性。通过蜡打印，纸墨水喷射和丝网印刷，金属电线能够保持灵活性，同时与纸质基板完全集成。

这些基于纸张的电子产品可以支持什么潜在的应用？

纸质制剂将通过物联网（Internet）命名为一次性事物（IODT），适用于一次性无线传感器网络（WSN）。IODT中的新颖性是，它的WSN可以用小的，紧凑的，一次性，功能性但廉价的包装来构建，可以连接到作业完成，然后很容易被扔掉。IODT设备将通过迅速部署新应用程序，并以负担得起的价格来创建服务，例如护理点个性化的医疗保健系统，物流和运输跟踪解决方案，食品和杂货店，从而提供很大程度的智能和自主权。监视系统以及军事监视或交付系统。

这项研究的创新是什么？您最重要或最令人兴奋的部分是什么？

即使是将纸用于电子产品的最新尝试也没有远远超过概念研究，也没有确保其转化潜力用于实用，现实世界中的应用。纸张只能用作安装非纸，现成的标准电子组件的底物，这排除了完全基于纸张的设备平台，因此难以完全回收并消除环境足迹。

我们提供了一个完全基于纸张的设备，并在纸张印刷电路板上提供了所有纸质组件。特别是，讨论了一种方法，以同时实现非常可调的电阻，超级电容器和电解质门控的现场效应晶体管，并在一张纸的厚度内和之内。每个电子组件都完全集成到功能化的纸区域中，并表现出有利的电活动，可调节性，灵活性和可用性。

与传统电子产品相比，这些粉刷的表现如何？

您是否认为这些基于纸张的电子产品将来可以完全替代传统电子产品？该项目的目的不是取代常规的基于无机的电子行业。相反，它以减少电子废物的急剧增长的方式为新技术，应用和市场提供了机会。短程编程期间的一次性单利操作将不需要具有高分辨率和可靠性的高科技集成电路。但是，将进行更多的研究工作，以进行更高的密度和性能。

这些基于纸质的电子产品欧洲杯足球竞彩还使用了哪些其他材料？

鉴于由完全可生物降解的材料制成的可生物降解电子设备将解决无法控制的电子废物问题，因此材料科学和纸张处理方面的强化技术进步将是必不可少的。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球尽管该项目试图使用生物相容性的合成聚合物，以及环保的半导体，进行和绝缘材料，但可生物降解材料的发现和工程不在该项目的范围之内。欧洲杯足球竞彩这项工作的重点是了解纸张作为基材的潜力，并建立创新的策略，以将现有的电子组件整合到纸张中并开发制造范式。但是，在将来的工作中，成分将被更多可生物降解的材料所取代。欧洲杯足球竞彩

如何处理这些电路板？有任何有害的副产品吗？

我们的全纸，用于一次性应用程序的设备可以通过焚化或生物降解轻松安全地处理。我们展示了点火后20 s的纸张电路板减少到灰烬。产生了一些副产品，可能对环境有害。但是，如果只能通过焚烧处理设备，我们可以大大减少电子废物。焚化设施可以合并许多技术，以确保适当的燃烧和减少排放。

在扩大该技术之前，必须克服什么限制？

所有基于纸张的设备都将需要其他包装，因为湿度可能会大大改变纸张形态并降低其性能和保质期。此外，纸张对其他微生物的一些潜在暴露可以通过其酶促活性来生物降解。

读者在哪里可以找到更多信息？

1. M. Landers，A。Elhadad，M。Rezaie和S. Choi，“综合造纸技术：一张纸上的高度自定义电阻，超级电容器和晶体管电路”，ACS Applied Materials＆Interfaces，14，45658欧洲杯足球竞彩-45668，2022https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c13503

2. S. Choi，“电基细菌有助于供电，传感和合成的新机会”，《小，评论》，18（18），2107902，2022，2022https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202107902

3. Y. Gao和S. Choi，“迈向自动造纸：将生物库集成到一张纸中”，《高级材料技术》，2，1600194，2017，2017年欧洲杯足球竞彩https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/admt.201600194

关于Seokheun Choi

Seokheun“ Sean” Choi是纽约州立大学（SUNY） - 宾厄姆顿大学电气与计算机工程系的教授。目前，他正在运营“生物电子和微系统实验室”和“高级传感技术与环境可持续性研究中心”，担任主管。他目前的研究侧重于下一代“电子，传感器和电源技术”，包括自供电的电子产品，可穿戴和可拉伸的传感器，生物室，造纸和纤维基质。多年来，他从NSF，ONR和SUNY Research Foundation获得了超过400万美元的资金。他撰写了150多种期刊和会议文章，两本书章节和一本书，并拥有两项美国专利。欧洲杯猜球平台有关更多信息，请随时访问他的研究网站http://ws.binghamton.edu/choi/。