Une recette d'électronique « verte » ? Remuer H2O volcanique à 0 degrés Celsius

Nick_Pandevonium/iStock

En vous abonnant, vous acceptez nos Conditions d'utilisation et Politiques Vous pouvez vous désabonner à tout moment.

Lorsque vous pensez à la façon de produire des composants électriques, l'eau n'est peut-être pas en tête de votre liste de matières premières. Pourtant, des chercheurs de l'Université de Tsukuba ont utilisé de l'eau de source volcanique pour aider à développer le plastique qui est un ingrédient crucial de nombreuses technologies modernes, selon une étude récente publiée dans Water Chemistry and Technology.

De manière significative, la recherche peut améliorer la durabilité de la fabrication de nombreux biens de consommation et industriels.

Dans de nombreuses technologies modernes, les plastiques - la polyaniline (PANI) - maintiennent les composants électroniques ensemble.

PANI est utilisé chaque année sur des millions de mètres carrés pour cette application et d'autres. Par conséquent, le produire avec un solvant respectueux de l'environnement présente des avantages évidents.

Il existe de nombreux solvants disponibles aujourd'hui qui peuvent être utilisés pour créer PANI. Pourtant, la plupart sont toxiques et incompatibles avec les procédures de fabrication de dispositifs de production de masse standard, telles que l'impression à jet d'encre.

"Nous avons récemment signalé l'utilisation d'éthanol, avec une petite quantité d'additif d'iode, pour préparer la polyaniline", a déclaré le professeur Hiromasa Goto, auteur principal, dans un communiqué de presse.

"Néanmoins, l'eau est le solvant écologique par excellence, et serait donc une option encore meilleure."

Il a dit que l'eau pure ne fonctionnerait pas parce que l'aniline est souvent convertie en PANI à l'aide d'un acide et d'un oxydant. Cependant, le sulfate et un grand nombre d'ions minéraux dans l'eau de source volcanique sont en fait adéquats pour la polymérisation. L'objectif de l'étude était d'examiner cette idée.

Le simple fait de remuer leurs mélanges pendant la nuit à 0 degré Celsius a permis aux chercheurs de créer des PANI, des particules de PANI à l'échelle nanométrique et des composites PANI/soie. Ils ont augmenté la conductivité du PANI et vérifié que la conductivité ne provenait pas d'oligo-éléments.

"La microscopie électronique à balayage indique que chaque fil d'un tissu de soie fabriqué était enduit de PANI et que la forme des fibres était inchangée", a expliqué le professeur Goto.

"Ainsi, nous avons développé un moyen simple de préparer des textiles qui peuvent conduire l'électricité."

Ces composites PANI ont de nombreuses autres utilisations potentielles. Par exemple, les chercheurs ont éliminé environ 75 % des traces d'iode d'un échantillon d'eau à l'aide de papier filtre infusé de PANI.

Cet effort a réussi à préparer PANI dans de l'eau de source volcanique à basse température - peut-être l'une des méthodes les plus respectueuses de l'environnement.

L'équipe a affirmé qu'il serait simple de trouver la teneur en minéraux, le pH et la concentration de sulfate idéaux pour cette synthèse, permettant à l'eau de n'importe quelle source d'être un solvant utilisable pour la production de PANI.

En fin de compte, ils pensent que la synthèse de PANI pour l'électronique peut être considérée comme le summum de la chimie verte car elle ne génère aucun déchet d'huile et ne présente aucun risque d'inflammabilité.

L'étude complète a été publiée dans Water Chemistry and Technology le 17 mars et peut être consultée ici.

Résumé de l'étude :

L'eau géothermique est une ressource abondante qui jaillit du sous-sol et contient de nombreux minéraux ou ions. L'eau géothermique n'a pas encore été appliquée à des usages industriels. Dans cette recherche, la synthèse de polyaniline et de composites polyaniline/fibres a été réalisée dans de l'eau de source naturelle. Le sel d'aniline peut être préparé avec un mélange d'aniline et d'eau géothermique contenant des ions d'acide sulfurique. La structure chimique des produits a été évaluée par spectroscopie infrarouge et UV-Vis. Les signaux infrarouges à transformée de Fourier dérivés des structures benzénoïde et quinonoïde de la polyaniline ont été observés. Les spectres UV-Vis des polyanilines ont été mesurés dans la N-méthyl-2-pyrrolidone. Les signaux UV-Vis de la transition π–π* de la chaîne principale, les bandes de dopage comme les polarons (cations radicalaires) et les bipolarons (dications) de la polyaniline ont été observés. La conductivité a été mesurée par la méthode à 4 sondes. Une conductivité élevée a été obtenue lorsque de l'eau géothermique à faible pH a été utilisée pour la polymérisation de l'aniline. La conductivité a encore été augmentée avec la quantité de persulfate d'ammonium dans la réaction en tant qu'initiateur pour la polymérisation. La structure de surface des composites polyaniline/fibres a été observée par microscopie électronique à balayage. La structure des fibres de soie a été exactement conservée après la synthèse des composites. Une série de synthèses de polyaniline, un polymère conducteur dans l'eau géothermique, ne nécessite aucun ajout d'acide sulfurique. Cette méthode de synthèse simple pourrait conduire à l'intégration de la synthèse des polymères et de la géologie.