Németországban évente közel kétmillió tonna elektronikai hulladék keletkezik. A nyomtatott elektronika tovább erősíti ezt a tendenciát, mivel csökkenti a gyártási költségeket, és az egyszer használatos termékekkel (interaktív csomagolások, intelligens tapaszok) új piacokat nyit. A Karlsruhei Technológiai Intézet (Karlsruher Institut für Technologie) kutatói komposztálható természetes anyagokból fejlesztenek ki nyomtatott elektronikai alkatrészeket, valamint ezek ipari méretű gyártásához keresnek megfelelő eljárásokat.
Félvezetők és színezőanyagok növényi kivonatokból, szigetelőanyagok zselatinból – a kutatók biológiailag könnyen lebomló anyagokkal dolgoznak. „Bár ezek nem olyan hosszú életűek, mint szervetlen alternatíváik, ám az egyszer használatos termékek élettartamát károsodás nélkül kibírják” – nyilatkozta Gerado Hernandez-Sosa, a „Biolicht” elnevezésű kutatócsoport vezetője. Emellett az elektronikát élete végén egyszerűen ki lehet dobni a biohulladékba vagy a komposztba, ahol egy banánhéjhoz hasonlóan lebomlik.
A jelenleg használt nyomtatott elektronikára, például a szerves fénykibocsátó diódákra (OLED-ekre) ez nem igaz. „Szervesnek nevezünk minden, szén alapú műanyagot. Ez a fogalom azonban nem árul el semmit a termék környezetbarát voltáról” – magyarázta Hernandez-Sosa. Például az OLED-ek hordozófóliája – az elektronikanyomtatáshoz használt „papír” – ugyanolyan műanyagból készül, mint az italos palackok. A „Biolicht” kutatócsoport azonban csak olyan anyagokat használ, amelyek a természetben is előfordulnak. Hordozófóliának megfelelő például az étkezési keményítő, a cellulóz és a kitin. A fémekről és félfémekről, mint amilyen a szilícium is, csaknem teljesen lemondanak a kutatók. A műanyag előnye, hogy hajlítható, költséghatékony, és kilométer hosszúságú nyomtatófóliává dolgozható fel. Ezzel a technológiával lehetséges ipari léptékben előállítani a szavatossági időt lámpával jelző címkéket vagy beépített érzékelőkkel ellátott olyan tapaszokat, amelyek a gyógyulást kísérik figyelemmel.
Először a komposztálható fóliára kell az elektronikai alkatrészeket nyomtatni. Ezek funkciója a felhasznált tintától függ, amelyekben festékrészecskék helyett vezető, félvezető és szigetelő anyagok vannak feloldva. A felhordást követően megszárad a folyékony oldószer, és a visszamaradó réteg képezi a megfelelő alkatrészt. A kutatócsoport célja olyan, biológiailag lebomló tinták kifejlesztése, amelyek megfelelőek az új fóliaanyaghoz, ugyanakkor a meglévő nyomtatókkal is használhatók. „A szerves elektronikát gyártók így anélkül állhatnak át környezetbarát anyagokra, hogy ki kellene cserélniük a gépeiket” – magyarázta Hernandez-Sosa.
A tintákhoz a kutatóknak megfelelő elektromos tulajdonsággal rendelkező környezetbarát anyagokat kell találniuk. Például a kemény zselatin, amiből a gyógyszerkapszulák készülnek, alkalmas szigetelésre. Az oldószer megválasztása sem egyszerű: feltétel az, hogy nyomtatásra alkalmas hőmérsékleten folyékony halmazállapotú legyen az anyag. Továbbá a hagyományos tintával ellentétben nem hatolhat a hordozóanyagba, hanem zárt folyadékfilmet kell képeznie azon anélkül, hogy leperegne. A túl sűrűn folyó oldószer eltömíti a nyomtató pórusait, a túl híg pedig szétfolyik a hordozófólián, és nem egyenletesen nedvesíti be. Azonban a megszáradt film tulajdonságai döntőek az elektronikai alkatrészek működése szempontjából: például a vastagsága, ami kisebb, mint egy ezred milliméter, legfeljebb 5%-ot ingadozhat. A kutatók számításai szerint a komposztálható szerves elektronika a következő három éven belül válhat széles körben alkalmazhatóvá.
A cikk eredetiben itt olvasható:http://www.mernokbazis.hu
