Bio-afbreekbare elektronica in de maak

Binnenkort wordt het wellicht mogelijk overbodig geworden elektronica te composteren, net zoals fruit- en groenteafval. Dit dankzij de komst van geprinte elektronica uit natuurlijke en composteerbare materialen.

Onderzoekers van het Young Investigator Network aan het Duitse Karlsruhe Institute for Technology (KIT) ontwikkelen momenteel geprinte elektronica met natuurlijke en composteerbare materialen en inkten. Zo zouden de miljoenen tonnen elektronisch afval die per jaar over de hele wereld worden weggegooid kunnen worden gereduceerd.

Met deze technologie wordt het bijvoorbeeld mogelijk composteerbare stickers met een elektronisch verkeerslicht dat de houdbaarheid van producten aangeeft of pleisters met ingebouwde sensoren om het genezingsproces op te volgen te produceren.

Folies en inkt

In plaats van silicium, zware metalen en andere milieubelastende elementen werken de onderzoekers met biologisch afbreekbare materialen, waaronder stijfsel, chitine en cellulose, halfgeleiders en kleurstoffen vervaardigd uit plantenextracten en isolatoren uit harde gelatine (zoals gebruikt wordt om capsules voor medicijnen van te maken).

De voordelen van deze organische kunststoffen is hun buigzaamheid, lage prijs en verwerkbaarheid tot kilometers printfolie. Elektronische componenten worden hierbij geprint op composteerbare folies zoals letters op papier. Hun functie is afhankelijk van de inkt die werd gebruikt: in plaats van kleurpartikels worden geleidende, halfgeleidende en niet-geleidende (isolerende) materialen in de inkt opgelost. Bij toepassing droogt de vloeibare oplossing op en de laag die overblijft vormt de corresponderende component.

Compatibiliteit

Het onderzoek mikt op de ontwikkeling van bio-afbreekbare foliematerialen die zijn geschikt voor bestaande printerinstallaties. Fabrikanten van organische elektronica kunnen zo overschakelen op milieuvriendelijke materialen zonder hun volledige printerarsenaal te moeten aanpassen. De biologisch afbreekbare versies gaan wellicht niet even lang mee als hun anorganische alternatieven, maar ze kunnen makkelijk de levensduur van wegwerpelektronica probleemloos overstijgen.

Een belangrijke doorbraak van volledig biologisch afbreekbare elektronica komt er pas met de ontwikkeling van de inkten voor gedrukte schakelingen die beschikken over alle vereiste ecologische en geleidende eigenschappen, die bovendien geen verstoppingen veroorzaken in printers en een gesloten, vloeibare en homogene film vormen die niet druipt. Dit is de uitdaging waarop het onderzoeksteam zich momenteel focust.

De wetenschappers hopen binnen drie jaar composteerbare organische elektronica klaar te hebben voor leveranciers en winkels.