EO

Recyclebare elektronica, geprint op ... papier!

15 november 2021 om 08:44 uur

Een team van ingenieurs heeft een mix van op koolstof gebaseerde inkten bedacht waarmee ze elektronische circuits op papier kunnen printen, waardoor deze volledig recyclebaar zijn. De apparaten schijnen krachtig en robuust te zijn - tot ze na enkele maanden uiteenvallen, wanneer ze niet langer nodig zijn. Daarbij wordt het koolstofmateriaal uit het papier verzameld voor hergebruik.


Ook al lijkt dit een technologische vooruitgang die siliciumelektronica irrelevant maakt, daar zijn deze apparaten niet voor bedoeld. Ze zijn een nieuwe manier om te voldoen aan de vraag naar embedded elektronica die alomtegenwoordig is, zonder zo'n groot aantal apparaten te produceren die giftig afval bevatten.

 

De afgelopen jaren is men zich ervan bewust geworden dat, om de milieu-impact van de stijgende vraag naar elektronica tot een minimum te beperken, er meer onderzoek moet worden gedaan naar transiënte en geprinte elektronica. Goedkope, milieuvriendelijke sensoren waren een topprioriteit, aangezien tijdelijke elektronica speciaal is ontworpen om te desintegreren en te ontbinden in plaats van in het milieu of in iemands lichaam te blijven. Ze produceren echter nog steeds wat afval, waaronder silicium.

 

Bij pogingen om papieren elektronica te maken, werd tot nu toe geen printer gebruikt, wat niet zo efficiënt was als het recente team van ingenieurs zou willen. Zij wilden een 'print-in-place'-systeem ontwerpen waarbij het substraat uit de printer wordt geprint, en zodra het printen is voltooid, is het apparaat klaar om getest te worden. Hier zijn ze in geslaagd en ze hebben transistors geproduceerd die dezelfde, zo niet hogere prestaties hadden dan andere print-voorbeelden.

 

Hoe worden deze apparaten gemaakt?

Koolstofinkten van elk van de drie hoofdonderdelen van dunnefilmtransistors werden gebruikt om geleiders, isolatoren en halfgeleiders te maken. De geleidende en halfgeleidende inkten zijn gemaakt van kant-en-klare materialen zoals grafeen en koolstofnanobuisjes. Wat deze nieuwe apparaten een voorsprong geeft op hun concurrentie en voorgangers, is de nieuwe isolator-inkt.

 

Nanocellulose werd gebruikt voor de isolator, een biologisch afbreekbaar, overvloedig materiaal dat is gemaakt van houtpulp. Het wordt meestal aangetroffen in cosmetica, houtproducten, voedselverpakkingen en in elektronica. Dit team was echter de eerste die de nanocellulose in een oplossing suspendeerde en het vervolgens gebruikte als inkt voor hun circuitprinten.

 

De machine die voor dit proces wordt gebruikt, kan alleen worden omschreven als een geavanceerde versie van een typische inkjetprinter die in de meeste kantoren wordt aangetroffen. Deze zet de drie inktlagen, laag voor laag, op het papier af om de nieuwe transistors te creëren. De inkt wordt door de machine verdampt tot een lichte nevel bestaande uit minuscule druppeltjes en perst deze aerosolen met een inert gas op het papier. Als dit basisprincipe zou worden overgebracht naar een sneller rol-naar-rol printsysteem, vergelijkbaar met wat wordt gebruikt om op stof/kleding te printen, zouden eenvoudig duizenden printers kunnen worden gecreëerd.

 

Volgens het team bedraagt de houdbaarheid van de 'kale' transistors, zonder beschermende coating of afscherming, tot negen maanden zonder meetbaar prestatieverlies.

 

Hoe wordt de koolstof teruggewonnen?

Om alle verschillende componenten in de apparaten te scheiden, worden ze ondergedompeld in een reeks badenwaar geluidsgolven trillingen creëren om ze letterlijk uit elkaar te schudden. De grafeen- en koolstofnanobuisjes worden eruit gefilterd en verzameld voor toekomstig hergebruik. Het papiersubstraat en nanocellulose kunnen vervolgens worden gerecycled zoals materialen van hun aard dat doorgaans zijn.

 

Bron: Electronics 360

 

Gerelateerd nieuws

Twente verw

Twente verwarmt zijn huizen met gas van Grolsch

Het Enschedese bio-energiebedrijf HoSt gaat het biogas van de Grolsch afvalwaterzuivering omzetten in Groen Gas (jaarlijks 1 miljoen Nm3). Dit duurzame alternatief voor fossiel aardgas voorziet in de behoefte van zo'…

Taiwanese  krijgt 'rots' van zonnepanelen

Taiwan krijgt 'rots' van zonnepanelen

Taiwan krijgt een gebouw dat geheel is bedekt met zonnepanelen. De iconische ‘Sun Rock’ moet jaarlijks 1 miljoen kWh stroom gaan leveren.

MIT bestuurt co- en adhesie

MIT bestuurt co- en adhesie

Een plasje of een parel? Een nieuw proces maakt controle over vloeistof-vaste stof-interfaces mogelijk, zelfs met de meest onwaarschijnlijke materiaalparen .

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

7 februari 2022

Week van de Circulaire Economie

Circulaire ondernemers zetten hun deuren open voor publiek.

10 februari 2022, online

Ignite

Techleap.nl Summit 2022

15 februari 2022

Masterclass additive manufacturing voor nieuwe mobiliteitsconcepten

Over de voordelen van additive manufacturing voor de mobiliteitsindustrie en hoe dit kan leiden tot...

Meer agendapunten »