Вторичное использование органических отходов — это часть решения экологических проблем, связанных с глобальным загрязнением. Одно из решений проблемы — применение человеческих волос для производства гибких дисплеев. О разработке соответствующей технологии в этом году заявила группа австралийских ученых: Доцент Прашант Сонар, профессор Кен (Константин) Остриков, аспирант Амандип Сингх Панну, профессор Цинь Ли.

Основная группа разработчиков трудятся в Квинслендском технологическом университете (QUT). Технология представляет собой превращение небольших прядей волос в углеродные наноточки.

Ученые утверждают, что, в связи с насыщенностью волос такими химическими элементами как углерод и водород, они хорошо подходят в качестве сырья для создания дисплеев по технологии OLED. Под катом немного подробностей о том, каким образом можно превратить человеческие волосы в высокотехнологичный компонент.

Почему волосы?

По словам исследователей, они использовали волосы для создания углеродных наноточек в силу того, что именно они являются естественным источником углерода и азота, ключевых элементов для создания светоизлучающих элементов. Волосы состоят из белков (полимеров аминокислот), в числе которых кератин. Последний разрушается при контролируемом нагреве. Оставшийся после термического разрушения материал включает углерод и азот, встроенные в его молекулярную структуру, что обуславливает полезные электронные свойства.

В настоящий момент исследователи тестируют шерсть животных, чтобы понять, может ли она использоваться таким же образом, как человеческие волосы и пригодна ли для создания гибких OLED-дисплеев. В тестах используют шерсть овец и собачью шерсть, как наиболее распространенные в Австралии.

Технология и свойства продукта

Технологическая цепочка начинается в парикмахерской, где можно найти избыточное количество сырья. В случае с разработчиками, источником сырья стал ближайший к исследовательскому центру салон Бенджамина Мира.

Собранные волосы обрабатываются, а затем разрушаются при температуре 240 Градусов Цельсия. В процессе сгорания образуются углерод, водород и азот, которые путём специальной реакции превращают элементы в углеродные наноточки с размером менее 10 нм. Наноточки, равномерно диспергированные в полимере, образуют наноостровки, которые при подаче небольшого напряжения (3 — 4 В) светятся синим. Таким образом, новый материал представляет собой активный слой дисплея на органических светодиодах (OLED).

Профессора Сонар и Остриков, которые руководят исследованиями в Центре материаловедения QUT, утверждают, что их исследование и технология, опубликованные в журнале Advanced Materials — это первый в мире опыт использования человеческих волос в качестве высоколюминесцентного углеродного наноматериала. Одним из свойств нового материала является эластичность.

Что разработчики думают о перспективах материала

Согласно сведениям отчета IDTechEx “гибкие печатные OLED-дисплеями 2020–2030: прогнозы, рынки, технологии”, применимая в промышленности технология использования волос, может быть разработана австралийцами ещё до завершения текущего года. Это открывает большие перспективы для устройств на их основе.

По мнению одного из руководителей исследовательской группы профессора Сонар, органические отходы являются большой проблемой и светоизлучающие устройства на их основе при массовом применении могут стать одним из решений. По его мнению, технология будет применима в таких сегментах как носимая электроника, вывески, умные браслеты.Также, по словам Сонора, технология очень недорогая, учитывая практически дармовое сырье, в связи с этим гибкие и дешевые OLED-дисплеи имеют большое будущее для умной упаковки, в качестве примера — умная бутылка молока, на дисплее которой в реальном времени отображается время с момента производства. Исследователи убеждены, что такие дисплеи будут востребованы в медицинской технике, в силу нетоксичности получившегося материала.

На текущий момент углеродные наноточки, полученные из человеческих волос, не смогут использоваться в телевизорах, смартфонах, так как светятся недостаточно ярко.

Итог

Вполне вероятно, что мы скоро увидим новые устройства, оснащенные новыми дисплеями. Не исключено, что технологию можно будет адаптировать для телевизионной техники, если будет найден способ увеличить яркость.