Ηλεκτρονικές πλακέτες από ανανεώσιμες πρώτες ύλες

Ηλεκτρονικές πλακέτες από ανανεώσιμες πρώτες ύλες

Για πολλά χρόνια, ο Thomas Geiger του Empa (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology) διεξάγει έρευνα σχετικά με τις λεπτές ίνες κυτταρίνης που παράγονται κυρίως από πολτό ξύλου ή γεωργικά απόβλητα.

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Τα ινίδια κυτταρίνης μπορούν να υποστηρίξουν τη βιώσιμη παραγωγή και την απεξάρτηση της βιομηχανίας από τον άνθρακα. Εκ φύσεως, αναπτύσσονται με ουδέτερο τρόπο ως προς τον άνθρακα, καίγονται χωρίς υπολείμματα και είναι ακόμη και κομποστοποιήσιμα. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πολλούς σκοπούς, για παράδειγμα ως ενίσχυση σε διάφορα τεχνολογικά προϊόντα από καουτσούκ, όπως μεμβράνες αντλιών.

Τα ινίδια κυτταρίνης μπορούν όμως να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή ηλεκτρονικών πλακετών, μια επιλογή που θα μειώσει το οικολογικό αποτύπωμα των υπολογιστών. Για παράδειγμα, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) οι οποίες συνήθως κατασκευάζονται από ίνες γυαλιού εμποτισμένες σε εποξειδική ρητίνη, ένα σύνθετο υλικό που δεν είναι ανακυκλώσιμο, αντιμετωπίζουν προβλήματα διαχείρισης στο τέλος της ζωής του και μέχρι στιγμής μπορούν να απορρίπτονται σωστά μόνο σε ειδικές εγκαταστάσεις πυρόλυσης.

Οικολογικά ποντίκια υπολογιστή

Ο Geiger κατασκεύασε πλακέτες κυκλωμάτων από ινίδια κυτταρίνης και διεξήγαγε αναλυτική έρευνα γύρω από την βιοαποδόμηση τους. Εφόσον αναμιχθούν με νερό, τα βιο-ινίδια δημιουργούν λάσπη που μπορεί να αφυδατωθεί και να συμπιεστεί σε ειδική πρέσα. Μαζί με έναν συνάδελφο του, ο Geiger παρήγαγε 20 πειραματικές πλακέτες, οι οποίες υποβλήθηκαν σε διάφορες μηχανικές δοκιμές και ακολούθησε η τοποθέτηση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων πάνω τους. Στη συνέχεια, οι ερευνητές τοποθέτησαν την πλακέτα σε φυσικό έδαφος και μετά aπό μερικές εβδομάδες, η πλακέτα κυτταρίνης απελευθερώθηκε από τα συγκολλημένα εξαρτήματα

Ο Geiger είχε συμμετάσχει στο παρελθόν στο έργο Innosuisse μαζί με το Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών OST. Στο Innosuisse, ο Geiger κατασκεύαζε περιβλήματα για ποντίκια υπολογιστών. Τα εξαρτήματα του περιβλήματος ήταν παρόμοια σε χρώμα και αίσθηση με κατασκευές από ελεφαντόδοντο. Αλλά δεν βρέθηκε κατασκευαστής που να ήθελε να υιοθετήσει τη μέθοδο του. Ο ανταγωνισμός τιμών για τα μικροηλεκτρονικά εξακολουθεί να είναι πολύ μεγάλος, για αυτό και οι συμβατικές διαδικασίες χύτευσης πλαστικού με έγχυση έχουν ένα σαφές πλεονέκτημα από αυτή την άποψη.

Αφιέρωμα - Κρίσιμες Ορυκτές Πρώτες Ύλες ένα στοίχημα για την Ευρώπη

Ηλεκτρονικές πλακέτες από ξυλόμαλλο ή ίνες και ινίδια κυτταρίνης

Πρόσφατα, προέκυψε η ευκαιρία να αξιοποιηθούν τα ευρήματα του Geiger. Η ειδικός βιωσιμότητας της Empa, Claudia Som, ρωτήθηκε εάν θα ήθελε να συνεργαστεί στο ερευνητικό πρόγραμμα Hypelignum που υποστηρίζεται από την ΕΕ. Το πρόγραμμα συντονίζεται από το σουηδικό ινστιτούτο έρευνας υλικών RISE και αναζητά νέους τρόπους βιώσιμης παραγωγής ηλεκτρονικών. Η Claudia Som ζήτησε τη βοήθεια του συναδέλφου της, Thomas Geiger.

Το έργο ξεκίνησε τον Οκτώβριο του 2022 και η ομάδα του έργου, με συμμετέχοντες από την Αυστρία, τη Σλοβενία, την Ισπανία, την Ολλανδία, τη Σουηδία και την Ελβετία, σχεδιάζει να παράγει και να αξιολογήσει οικολογικές πλακέτες κυκλωμάτων από διάφορα υλικά. Εκτός από τη nanofibrillated cellulose (CNF), υλικά όπως το ξυλόμαλλο και ο ξυλοπολτός ερευνώνται. Ο καπλαμάς ξύλου χρησιμοποιείται επίσης ως βάση για τις πλακέτες κυκλωμάτων.

Δύο εργαστήρια της Empa συνεργάζονται για το έργο. Οι ειδικοί στην αειφορία, με επικεφαλής την Claudia Som από το εργαστήριο Technology and Society, θα χρησιμοποιήσουν βάσεις δεδομένων υλικών για να υπολογίσουν το οικολογικό αποτύπωμα των οικολογικών πλακετών και να συγκρίνουν τις διάφορες παραλλαγές μεταξύ τους. Ο Thomas Geiger από το εργαστήριο Cellulose & Wood Materials της Empa θα κατασκευάσει τις πλακέτες κυκλωμάτων από ανανεώσιμες πρώτες ύλες.

Τα πράσινα ηλεκτρονικά αποτελούν από καιρό το ερευνητικό επίκεντρο του εργαστηρίου, του οποίου επικεφαλής είναι ο Gustav Nyström. Η ομάδα του Nyström έχει ήδη αναπτύξει διάφορα τυπωμένα ηλεκτρονικά εξαρτήματα από βιοδιασπώμενα υλικά. Οι απαιτήσεις για βιομηχανικά παραγόμενες πλακέτες κυκλωμάτων υπολογιστών, ωστόσο, δεν είναι ασήμαντες. Οι πλακέτες όχι μόνο πρέπει να έχουν υψηλή μηχανική αντοχή, αλλά δεν πρέπει να διογκώνονται σε συνθήκες υγρασίας ή να δημιουργούν ρωγμές σε πολύ χαμηλή υγρασία.

«Οι ίνες κυτταρίνης μπορούν να είναι μια πολύ καλή εναλλακτική στα σύνθετα υλικά από ίνες γυαλιού», εξηγεί ο Geiger. «Αφυδατώνουμε το υλικό σε ειδική πρέσα σε πολύ μεγάλη πίεση. Στη συνέχεια τα ινίδια κυτταρίνης κολλάνε μόνα τους χωρίς πρόσθετα. Αυτό το ονομάζουμε «κεράτωση». Το κλειδί εδώ είναι σε ποια πίεση, θερμοκρασία και για πόσο χρόνο πρέπει να πραγματοποιηθεί η διαδικασία συμπίεσης για να παραχθούν τα βέλτιστα αποτελέσματα».

Τέσσερα παραδοτέα

Το έργο Hypelignum έχει φιλόδοξους στόχους. Στοχεύει όχι μόνο στη μελέτη πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων κατασκευασμένων από ανανεώσιμες και κομποστοποιήσιμες πρώτες ύλες, αλλά και στην ανάπτυξη αγώγιμων μελανιών για τις ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ μεμονωμένων εξαρτημάτων. Αυτά τα μελάνια κατασκευάζονται συχνά με βάση νανοσωματίδια αργύρου. Οι ερευνητές αναζητούν φθηνότερα και λιγότερο σπάνια υποκατάστατα υλικά, καθώς και μια οικολογική μέθοδο παραγωγής για αυτά τα νανοσωματίδια.

Στο τέλος του έργου θα απαιτηθούν τέσσερα παραδοτέα:

  • Ένα δείγμα μίας οικολογικά κατασκευασμένης πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος
  • Ένα μεγάλο κατασκευαστικό στοιχείο από ξύλο που θα είναι εξοπλισμένο με αισθητήρες
  • Έπιπλα που θα εξοπλίζονται με αισθητήρες σε μια αυτοματοποιημένη γραμμή παραγωγής
  • Η επίδειξη της ανακυκλωσιμότητας όλων αυτών των εξαρτημάτων.
Must Reads

Οθόνες και μπαταρίες από κυτταρίνη

Το 2022, μια ερευνητική ομάδα της Empa με επικεφαλής τον Gustav Nyström πέτυχε να κατασκευάσει μια βιοδιασπώμενη οθόνη με βάση την hydroxypropyl cellulose (HPC). Χρησιμοποίησαν την HPC ως υπόστρωμα και πρόσθεσαν μια μικρή ποσότητα νανοσωλήνων άνθρακα, καθιστώντας την κυτταρίνη ηλεκτρικά αγώγιμη. Η οθόνη αλλάζει χρώμα ανάλογα με την εφαρμοζόμενη ηλεκτρική τάση. Επιπλέον, μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως αισθητήρας πίεσης ή τάσης και έχει τη δυνατότητα να παίξει ρόλο ως βιοδιασπώμενη διεπαφή χρήστη σε μελλοντικές οικολογικές ηλεκτρονικές συσκευές.

Με πληροφορίες από newswise.com

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR
rawmathub.gr linkedin newsletter subscription
foolwo rawmathub.gr on Google News
Image

Έγκυρη ενημέρωση για την αξιακή αλυσίδα των raw materials

NEWSLETTER