Er det muligt at fremstille økologisk bæredygtige printplader til elektronikindustrien af ​​cellulosefibre?
Det er Thomas Geiger, forsker iEMPA, som i Schweiz har påtaget sig at besvare dette spørgsmål.
Nu er det inkluderet i et multinationalt projekt i Den Europæiske Union kaldet "Hypelignum". Faktisk er dens mål biologisk nedbrydelig elektronik.
Thomas Geiger har i mange år forsket inden for cellulosefibriller, fine fibre, der for eksempel kan fremstilles af træmasse eller landbrugsaffald.

Nye sammenføjningsteknikker til elektronik takket være nanoeffekter

Fra naturen med nul CO2-udledning, restfrie og endda komposterbare brændstoffer

Cellulosefibriller har stort potentiale for bæredygtig produktion og dekarboniseringen af ​​industrien: de vokser i naturen med nul CO2-emissioner, brænder uden rester og er endda komposterbare.
De kan bruges til flere formål, for eksempel som en forstærkende fiber i tekniske gummiprodukter, såsom pumpemembraner.
Men kan cellulosefibriller også bruges til at lave printplader, der reducerer computernes økologiske fodaftryk?
Især printplader eller PCB'er er alt andet end "uskyldige" ud fra et økologisk synspunkt: De består normalt af glasfibre gennemvædet i epoxyharpiks.
Dette kompositmateriale er ikke genanvendeligt og kan indtil videre kun bortskaffes korrekt i specielle pyrolyseanlæg.

Når man med "plasmons" ikke laver kiks, men fremtiden...

Computermus har samme følelse og udseende som elfenben, men for "dyre"

Thomas Geiger havde allerede produceret printplader af cellulosefibriller og havde studeret deres biologiske nedbrydning.
Blandet med vand danner biofibrillerne et tykt slam, som kan afvandes og komprimeres i en speciel presse.
Sammen med en kollega producerede han 20 forsøgstavler, som blev udsat for forskellige mekaniske test og til sidst udstyret med elektroniske komponenter.
Testen var vellykket, og cellulosepladen frigav de svejste komponenter efter et par ugers test i naturlig jord.
Thomas Geiger havde allerede været involveret i et Innosuisse-projekt sammen medEastern Switzerland University of Applied Sciences (OST) af Rapperswil i kantonen St. Gallen, som fremstillede huskomponenter til computermus.
Husdelene har en silkeagtig glans og ligner stykker af elfenben i farve og følelse.
Men det var ikke muligt at finde nogen producent, der ønskede at anvende denne metode.
Priskonkurrencen for små elektronik er stadig for stærk, og konventionelle plastsprøjtestøbeprocesser har en klar fordel i denne henseende.

Forbindelsen mellem mobiltelefoner og bæredygtig udvikling på globalt plan

Computer kredsløbskort? I træuld eller cellulosefibriller

For nylig er muligheden for at bygge videre på eksisterende resultater opstået: Claudia Som, bæredygtighedsspecialist hos EMPA, blev bedt om at samarbejde om EU's 'Hypelignum'-forskningsprojekt.
Dette projekt ledes af det svenske Materialforskningsinstitut RISE og leder efter nye måder at producere elektronik på på en bæredygtig måde. Claudia Som fik hjælp fra kollegaen Thomas Geiger.
Projektet startede i oktober 2022, og forskningskonsortiet med deltagere fra Østrig, Slovenien, Spanien, Holland, Sverige og Schweiz planlægger at producere og evaluere grønne elektroniske tavler lavet af forskellige materialer.
Ud over nanofibrilleret cellulose (CNF) studeres træuld og træmasse som base; træfiner bruges også som underlag for kredsløbene.
Finering er en operation, der udføres i tømrerarbejde og består i at dække et uædle træ eller et panel med en meget tynd skive træ kaldet finer.

Nant de Drance for elektricitetsforsyningen i Europa

Claudia Soms bæredygtighedsspecialister fra Technology and Society Laboratory

To laboratorier i EMPA samarbejder om projektet: For det første bæredygtighedsspecialisterne ledet af Claudia Som af laboratoriet Teknologi e Firma.
SOM vil bruge materialedatabaser til at beregne det økologiske fodaftryk af øko-kredsløb og sammenligne individuelle koncepter med hinanden.
Thomas Geiger, fra EMPA's Cellulose & Wood Materials-laboratorium, vil producere kredsløbene med vedvarende råmaterialer.
Grøn elektronik har længe været et forskningsmål for laboratoriet, ledet af Gustav Nystrøm.
Holdet ledet af sidstnævnte har allerede udviklet adskillige elektroniske komponenter trykt med biologisk nedbrydelige materialer, såsom batterier og skærme.
Kravene til industrielt fremstillede printplader er dog ikke trivielle: De skal ikke kun have høj mekanisk styrke, men de skal også undgå at hæve sig under fugtige forhold eller revne ved meget lav luftfugtighed.

Ny schweizisk praksis for "dobbelt ansigt"-opsamling af solenergi

De dehydrerede nanofibrillerede cellulosepartikler klæber sammen af ​​sig selv uden tilsætningsstoffer

"Cellulosefibre kan være et glimrende alternativ til glasfiberkompositter"Geiger forklarer.
”Vi dehydrerer materialet i en speciel presse med et tryk på 150 tons. Så går cellulosefibrillerne sammen af ​​sig selv uden tilsætningsstoffer. Vi kalder denne proces 'forhorning'...”.
Nøglen er ved hvilket tryk, temperatur og hvor længe presseprocessen skal foregå for at give optimale resultater.

Shellac printkort for at beskytte miljøet

Der er allerede planlagt fire demonstranter, begyndende med... ledende blæk

EU-projektet "Hypelignum" har ambitiøse mål: Det foreslår ikke kun at studere trykte kredsløb lavet med fornybare og komposterbare råmaterialer, men også at udvikle ledende blæk til de elektriske forbindelser mellem de enkelte komponenter.
Disse blæk er ofte baseret på sølv nanopartikler.
Forskere leder efter billigere og mindre sparsomme erstatningsmaterialer samt en miljøvenlig produktionsmetode for disse nanopartikler.
Ved afslutningen af ​​projektet skal fire demonstranter vise de opnåede resultater.
Et økologisk eksemplarisk printkort, et stort konstruktionselement i træ, der vil blive udstyret med sensorer og aktuatorer, møbler, der vil blive udstyret med sensorer i en automatiseret produktionslinje og endelig en demonstrator, der skal demonstrere genanvendeligheden af ​​alle disse komponenter.

Transistorer trykt på papir eller PET-film? Schweiz er der næsten...

Display og batterier i elektrisk ledende cellulose takket være kulstof nanorør

I 2022 lykkedes det et forskerhold fra EMPA under ledelse af Gustav Nyström at bygge en bionedbrydelig skærm baseret på hydroxypropylcellulose (HPC).
De brugte HPC som et substrat og tilføjede en lille mængde kulstof nanorør, hvilket gjorde cellulosen elektrisk ledende.
Ved at blande cellulose nanofibre (CNF) gjorde de blækket printbart. På denne måde skifter displayet farve i henhold til den påførte elektriske spænding.
Ydermere kan den også fungere som en tryk- eller spændingssensor og har potentialet til at spille rollen som en biologisk nedbrydelig brugergrænseflade i fremtidens økoelektronik.

Lys-omskiftelige transistorer takket være "gennemsigtige oxider"?