Algemeen

Gedrukte elektronica voor de biobak

Gedrukte elektronica voor de biobak
Bio-afval in plaats van elektronisch afval: voor biologisch gemakkelijk recyclertbare componenten ontwikkelt de groep Biolicht recycleerbare printmaterialen en inktsoorten (foto: KIT).

Per jaar komt in Duitsland ongeveer twee miljoen ton elektronisch afval vrij. Gedrukte elektronica zal de wegwerptrend alleen maar versterken, doordat de productiekosten dalen en zich wegwerpproducten als interactieve verpakkingen of intelligente pleisters als nieuwe markten aandienen. Onderzoekers aan het Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ontwikkelen daarom gedrukte elektronica van composteerbare natuurlijke materialen én processen voor industriële productie.

De wetenschappers van de groep Biolicht, die is ondergebracht in het InnovationLab in Heidelberg, werken met biologisch gemakkelijk afbreekbare materialen zoals halfgeleiders en kleurstoffen die worden gewonnen uit plantenextracten of isolatoren uit gelatine. Deze zijn niet zo duurzaam als anorganische alternatieven, maar de levensduur van de wegwerpelektronica overleven ze gemakkelijk. Bovendien zal de eindgebruiker de elektronica, als deze versleten is, bij het bio-afval of op de composthoop kunnen gooien, waar deze net zo gemakkelijk verrot als een bananenschil.

Gedrukte elektronica

Voor gangbare gedrukte elektronica zoals de organische lichtdioden (OLED’s) geldt dit tot nu toe niet. Met ‘organisch‘ bedoelen de onderzoekers alle kunststoffen op koolstofbasis. Over de milieu-impact zegt dit echter nog niets. De dragerfolie van OLED’s is uit dezelfde soort kunststof als die van frisdrankflessen. De groep Biolicht gebruikt materialen die echt in de natuur voorkomen. Als foliemateriaal zijn deze geschikt voor zetmeel, cellulose of chitine.

De wetenschappers gebruiken geen metalen of half-metalen als silicium. Het voordeel van kunststof is dat het buigzaam en goedkoop is en tot kilometer lange rolle printfolie kan worden verwerkt. Met deze technologie wordt het mogelijk om stickers met een elektronisch verkeerslicht voor de houdbaarheidsdatum of pleisters met ingebouwde sensoren die het genezingsproces bewaken, op een industriële manier te produceren.

Voorlopig gaat het eerst om het printen van elektronische componenten op composteerbare folie, net als letters op papier. Hun functie hangt af van de gebruikte soort inkt. In plaats van kleurstof zijn er geleidende, halfgeleidende of niet geleidende materialen in opgelost. Na het aanbrengen droogt het vloeibare oplosmiddel; de achterblijvende laag vormt het component.

Het doel van de onderzoeksgroep is om biologisch afbreekbare inkten te ontwikkelen, die op het nieuwe foliemateriaal zijn afgestemd en die tegelijkertijd met bestaande apparatuur kan worden geprint. Producenten van organische elektronica zouden op deze manier milieuvriendelijke materialen kunnen gebruiken zonder dat hun printers te moeten vervangen.

Eisen aan de inkt

De wetenschappers moeten meer milieuvriendelijke materialen identificeren, die de gewenste elektrische eigenschappen bezitten. Zo is harde gelatine (zoals van capsules van medicijnen) geschikt voor het isoleren. Ook de keuze van het oplosmiddel is complex: de eis is dat het bij geschikte temperaturen vloeibaar is om te printen.

Bovendien mag het niet in het dragermateriaal indringen zoals gewone inkt doet, maar moet het een gesloten vloeibare film vormen zonder druppeltjes. Een te viskeuze oplosmiddel verstopt de printergaatjes. Een te dun vloeibaar oplosmiddel vloeit uit op een dragerfolie en geeft geen gelijkmatige laag.

De eigenschappen van de opgedroogde materiaalfilm zijn van elementair belang voor de functie van het elektronische component. De dikte van de laag, minder dan 1 µm, mag maximaal 5% afwijken. De wetenschappers rekenen erop, dat composteerbare organische elektronica binnen de komende drie jaar op de markt kan worden gebracht.

Onderstaand filmpje biedt een korte blik op het onderzoekswerk van de groep Biolicht.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven