Зеленая электроника: печатные платы из возобновляемого сырья

Новости сегодня - Зеленая электроника: печатные платы из возобновляемого сырья

В течение многих лет Томас Гейгер проводил исследования в области фибрилл целлюлозы — тонких волокон, которые можно производить, например, из древесной массы или сельскохозяйственных отходов. Целлюлозные волокна обладают большим потенциалом для устойчивого производства и обезуглероживания промышленности: они выращивают CO 2 -нейтрально по своей природе, сгорают без остатка и даже пригодны для компостирования. Их можно использовать для многих целей, например, в качестве армирующих волокон в технических резиновых изделиях, таких как мембраны насосов.

Но можно ли использовать волокна целлюлозы для изготовления печатных плат , которые уменьшат воздействие компьютеров на окружающую среду? В частности, печатные платы (ПП) совсем не безобидны с экологической точки зрения: обычно они состоят из стекловолокна, пропитанного эпоксидной смолой. Такой композиционный материал не подлежит вторичной переработке и может быть утилизирован только надлежащим образом на специальных пиролизных установках.

Компьютерная мышь цвета слоновой кости

Гейгер уже производил печатные платы из волокон целлюлозы и исследовал их биодеградацию. Смешанные с водой биофибриллы образуют густой осадок, который можно обезвоживать и уплотнять в специальном прессе. Вместе с коллегой он изготовил 20 экспериментальных плат, которые подверглись различным механическим испытаниям и в итоге были оснащены электронными компонентами . Испытание прошло успешно, и целлюлозная плата освободила припаянные компоненты через несколько недель пребывания в естественной почве.

Гейгер ранее участвовал в проекте Innosuisse вместе с Университетом прикладных наук OST в Рапперсвиле, который производил корпусные детали для компьютерных мышей. Детали корпуса имеют шелковистый блеск и по цвету и на ощупь схожи с заготовками из слоновой кости. Но не нашлось производителя, который хотел бы принять этот метод. Ценовая конкуренция для малой электроники все еще слишком велика для этого, и традиционные процессы литья пластмасс под давлением имеют в этом отношении явное преимущество.

Печатные платы из древесной шерсти или целлюлозных волокон и фибрилл

Недавно появилась возможность использовать уже имеющиеся результаты: специалиста Empa по устойчивому развитию Клаудии Сом спросили, не хотела бы она сотрудничать в исследовательском проекте ЕС Hypelignum. Его возглавляет шведский исследовательский институт материалов RISE, который ищет новые способы устойчивого производства электроники. Клаудия Сом заручилась помощью своего коллеги Томаса Гейгера.

Проект стартовал в октябре 2022 года, и исследовательский консорциум с участием участников из Австрии, Словении, Испании, Нидерландов, Швеции и Швейцарии планирует производить и оценивать экологические печатные платы из различных материалов: помимо нанофибриллированной целлюлозы (CNF), в качестве основы исследуются древесная шерсть и древесная масса; древесный шпон также используется в качестве основы для печатных плат.

Над проектом сотрудничают две лаборатории Empa: во-первых, специалисты по устойчивому развитию во главе с Клаудией Сом из лаборатории «Технологии и общество». Сом будет использовать базы данных материалов для расчета экологического следа экологических печатных плат и сравнения отдельных концепций друг с другом. Томас Гейгер из лаборатории целлюлозы и древесных материалов Empa будет производить печатные платы из возобновляемого сырья.

Зеленая электроника уже давно является исследовательским центром лаборатории, которую возглавляет Густав Нистрём; Команда Нистрёма уже разработала различные печатные электронные компоненты из биоразлагаемых материалов, такие как батареи и дисплеи. Однако требования к компьютерным печатным платам промышленного производства нетривиальны: платы должны не только иметь высокую механическую прочность, но и не должны набухать во влажных условиях или образовывать трещины при очень низкой влажности.

«Целлюлозные волокна могут стать очень хорошей альтернативой композитам из стекловолокна», — объясняет Гейгер. «Мы обезвоживаем материал в специальном прессе под давлением 150 тонн. Затем волокна целлюлозы склеиваются сами по себе без каких-либо добавок. Мы называем это «ороговением». Процесс прессования должен иметь место для получения оптимальных результатов.

Запланировано четыре демонстранта

Проект ЕС Hypeligum имеет амбициозные цели: он направлен не только на изучение печатных плат, изготовленных из возобновляемого и компостируемого сырья, но и на разработку проводящих чернил для электрических соединений между отдельными компонентами. Эти чернила часто изготавливаются на основе наночастиц серебра. Исследователи ищут более дешевые и менее дефицитные материалы-заменители, а также экологический метод производства этих наночастиц.

В конце проекта четыре демонстратора должны показать то, что было достигнуто: экологически образцовую печатную плату, большой элемент конструкции из дерева, который будет оснащен датчиками и исполнительными механизмами, предметы мебели, которые будут оснащены датчиками в автоматизированная производственная линия и, наконец, демонстратор, который докажет возможность вторичной переработки всех этих компонентов.

Infobox: Дисплеи и батареи из целлюлозы

В 2022 году исследовательской группе Empa под руководством Густава Нистрёма удалось создать биоразлагаемый дисплей на основе гидроксипропилцеллюлозы (ГПЦ). Они использовали HPC в качестве субстрата и добавили небольшое количество углеродных нанотрубок, сделав целлюлозу электропроводной. Смешав целлюлозные нановолокна (CNF), они придали чернилам форму, пригодную для печати.

Дисплей меняет цвет в зависимости от приложенного электрического напряжения; кроме того, он также может служить датчиком давления или напряжения и может сыграть роль биоразлагаемого пользовательского интерфейса в будущей экоэлектронике.

Зеленая электроника: печатные платы из возобновляемого сырья

Понравилась новость - поделитесь с Друзьями!

Новости партнеров:

Рубрика: IT, Новости

Вам могло бы понравиться:

В МИФИ рассказали о том, как изменится магистратура В МИФИ рассказали о том, как изменится магистратура
Подход машинного обучения повышает точность определения эмоций Подход машинного обучения повышает точность определения эмоций
Созданы cветодиодные микродисплеи, которые улучшают впечатления от виртуальной и дополненной реальности Созданы cветодиодные микродисплеи, которые улучшают впечатления от виртуальной и дополненной реальности
Создан онлайн-сервис, предсказывающий свойства веществ Создан онлайн-сервис, предсказывающий свойства веществ

Оставить комментарий

Вы должны Войти, чтобы оставить комментарий.

©2015 - 2025 Актуальные Новости Сегодня. Все права защищены.
При копировании материалов активная гиперссылка на этот сайт ОБЯЗАТЕЛЬНА!