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Les cartes de circuits imprimés bon marché, légères, flexibles mais robustes sont essentielles pour l’électronique portable, entre autres applications. À l’avenir, ces appareils électroniques pourraient être imprimés sur des circuits flexibles fabriqués à partir de cultures bactériennes utilisées pour fabriquer la boisson au thé noir fermenté populaire appelée kombucha, selon un article récent posté sur le serveur de préimpression arXiv.
Comme nous l’avons signalé précédemment, faire kombucha nécessite simplement de combiner le thé et le sucre avec une culture de kombucha connue sous le nom de SCOBY (culture symbiotique de bactéries et de levures), alias la “mère” – également connue sous le nom de champignon de thé, de champignon de thé ou de champignon de Mandchourie. Cela s’apparente à une entrée au levain. Un SCOBY est une collection ferme et semblable à un gel de fibres de cellulose (biofilm), grâce aux bactéries actives dans la culture, créant le terreau idéal pour la croissance de la levure et des bactéries. Dissolvez le sucre dans de l’eau bouillante non chlorée, puis faites infuser quelques feuilles de thé de votre choix dans l’eau sucrée chaude avant de les jeter.
Une fois le thé refroidi, ajoutez le SCOBY et versez le tout dans un bécher ou un bocal stérilisé. Couvrez ensuite le bécher ou le bocal avec une serviette en papier ou une étamine pour empêcher les insectes d’entrer, laissez-le reposer pendant deux à trois semaines, et le tour est joué ! Vous avez votre propre kombucha maison. Une nouvelle “fille” SCOBY flottera juste au sommet du liquide (techniquement connue sous cette forme sous le nom de pellicule).
Au-delà de la popularité de la boisson, les cultures de kombucha sont prometteuses en tant que biomatériau utile. Par exemple, en 2016, une professeure d’habillement, de marchandisage et de design de l’État de l’Iowa nommée Young-A Lee a attiré l’attention pour sa recherche de preuve de concept dans l’utilisation de SCOBY séché comme substitut de cuir durable pour les vêtements, chaussures ou sacs à main biodégradables à base de SCOBY. En 2021, des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology et de l’Imperial College de Londres ont créé de nouveaux types de “matériaux vivants” résistants qui pourraient un jour être utilisés comme biocapteurs, aidant à purifier l’eau ou à détecter les dommages aux matériaux d’emballage “intelligents”. Expériences l’année dernière par des chercheurs de la Montana Technological University (MTU) et de l’Arizona State University (ASU) ont montré que les membranes cultivées à partir de cultures de kombucha étaient plus efficaces pour prévenir la formation de biofilms – un défi important dans la filtration de l’eau – que les membranes commerciales actuelles.
“De nos jours, le kombucha est en train de devenir un candidat prometteur pour produire des textiles durables à utiliser comme bio-portables respectueux de l’environnement”, co-auteur Andrew Adamatzky, de l’Université de l’Ouest de l’Angleterre à Bristol, dit New Scientist. «Nous verrons que les tapis de kombucha séchés et, espérons-le, vivants, seront incorporés dans des vêtements intelligents qui étendent la fonctionnalité des vêtements et des gadgets. Nous proposons de développer des éco-portables intelligents qui sont une convergence de matière biologique morte et vivante.
Andrew Adamatzky et al., 2023
Adamatzky a précédemment co-écrit un papier 2021 démontrant que les tapis de kombucha vivants présentaient une activité électrique dynamique et des réponses stimulantes, ainsi qu’un papier l’année dernière décrivant le développement d’un gant réactif bactérien pour servir de dispositif de détection électronique vivant. Inspiré par le potentiel des tapis kombucha pour l’électronique portable, lui et ses derniers co-auteurs ont maintenant démontré qu’il est possible d’imprimer des circuits électroniques sur des tapis SCOBY séchés.
L’équipe a utilisé des bactéries kombucha d’origine commerciale pour faire pousser leurs tapis, puis a séché les cultures à l’air sur du plastique ou du papier à température ambiante. Les tapis ne se déchirent pas facilement et ne sont pas facilement détruits, même lorsqu’ils sont immergés dans l’eau pendant plusieurs jours. L’un des tapis de test a même survécu à des températures de four allant jusqu’à 200 ° C (392 ° F), bien que les tapis brûlent lorsqu’ils sont exposés à une flamme nue. Adamatzky et al. ont pu imprimer des circuits polymères conducteurs sur les tapis de kombucha séchés avec une imprimante à jet d’aérosol et ont également testé avec succès une méthode alternative d’impression 3D d’un circuit à partir d’un mélange conducteur polyester/cuivre. Ils pouvaient même fixer de petites LED aux circuits avec un adhésif époxy enrichi d’argent, qui fonctionnaient encore après avoir été pliés et étirés à plusieurs reprises.
D’après Adamatzky et al., contrairement aux tapis de kombucha vivants avec lesquels il travaillait auparavant, les tapis SCOBY séchés sont non conducteurs, confinant le courant électrique au circuit imprimé. Les tapis sont également plus légers, moins chers et plus flexibles que les alternatives en céramique ou en plastique. Les applications potentielles incluent les moniteurs de fréquence cardiaque portables, par exemple, et d’autres appareils basés sur le kombucha. “Les recherches futures porteront sur l’impression de circuits fonctionnels avancés, capables de détecter – et peut-être de reconnaître – des stimuli mécaniques, optiques et chimiques”, ont conclu les auteurs.
DOI : arXiv [preprint]2023. 10.48550/arXiv.2302.03984 (À propos des DOI).
