Работа опубликована в журнале npj Flexible Electronics. Её авторы — профессор электротехники и вычислительной техники Равиндер Дахия и исследователь София Сандху — проанализировали, как ведут себя материалы временных электронных устройств в реальных условиях деградации.
Переходная электроника разрабатывается как альтернатива электронным отходам: такие устройства должны безопасно разлагаться после использования — например, в медицинских имплантах, рассасывающихся датчиках или одноразовых сенсорах.
Однако исследование показало, что один из широко применяемых проводящих полимеров — PEDOT:PSS — может сохраняться в окружающей среде более восьми лет. При этом он не растворяется полностью, а распадается на устойчивые микропластиковые фрагменты.
По словам Дахии, это ставит под сомнение экологическую состоятельность ряда «биоразлагаемых» электронных решений, особенно если они попадают в почву после утилизации.
Учёные сравнили два типа временных устройств: частично разлагаемый датчик давления и полностью разлагаемый фотодетектор. Результаты показали, что экологические последствия напрямую зависят от выбранных материалов.
Полимеры на основе целлюлозы или фиброина шёлка разлагаются относительно быстро и образуют побочные продукты, не наносящие вреда экосистемам. В то же время синтетические проводящие полимеры могут представлять долгосрочный риск.
«Когда электронные компоненты оказываются в почве, важно понимать, что именно происходит дальше, — объясняет Дахия. — Обогащает ли устройство почву при разложении или, наоборот, нарушает её структуру и химию. В ряде случаев последствия могут быть необратимыми — и это уже вопрос не только экологии, но и здоровья».
В лаборатории Дахии сейчас изучают механизмы деградации полимеров в почве более детально. Под руководством аспирантки Моники Свами проводится серия длительных экспериментов, в которых отслеживается выделение углекислого газа как индикатора разложения органических материалов.
Шестимесячные тесты позволяют определить не только скорость деградации, но и то, насколько полно материал действительно разрушается, а не просто фрагментируется.
Интерес к переходной электронике быстро растёт, особенно в медицине. По данным Grand View Research, мировой рынок биоразлагаемых полимеров для электроники в 2024 году оценивался в 126 млн долларов и может почти удвоиться к 2033 году.
На этом фоне исследователи подчёркивают: проблема не ограничивается только материалами. Производство электроники остаётся крайне ресурсоёмким. Например, изготовление одной кремниевой пластины для микрочипов может требовать до 6000 литров воды, загрязнённой химическими реагентами.
С учётом прогнозируемого дефицита пресной воды — к 2030 году до 40% полупроводниковых производств могут столкнуться с серьёзными водными рисками — устойчивость электроники нужно оценивать по всей цепочке, а не только на этапе утилизации.
По мнению Дахии, будущее за замкнутыми производственными циклами, где материалы возвращаются в оборот, а биоразлагаемые устройства действительно разрушаются без токсичных следов — в почве или воде.
«Наша долгосрочная цель — электроника, которая не превращается в электронные отходы вообще», — говорит он.
Пока же исследование служит важным напоминанием: приставка «био-» не гарантирует экологической безопасности — особенно в мире, где микропластик уже стал частью глобального фона.
