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:

Уэбб представил лучшие на сегодняшний день доказательства существования каменистой атмосферы экзопланеты Уэбб представил лучшие на сегодняшний день доказательства существования каменистой атмосферы экзопланеты
Новая молекула имитирует противосвертывающее действие кровососущих организмов Новая молекула имитирует противосвертывающее действие кровососущих организмов
Лечение герпеса с помощью редактирования генов добилось прогресса в лабораторных исследованиях Лечение герпеса с помощью редактирования генов добилось прогресса в лабораторных исследованиях
Ветеринары объединяются с рыбаками, чтобы оценить здоровье случайно пойманных морских черепах Ветеринары объединяются с рыбаками, чтобы оценить здоровье случайно пойманных морских черепах

Оставить комментарий

Вы должны Войти, чтобы оставить комментарий.

©2015 - 2024 Актуальные Новости Сегодня. Все права защищены.
При копировании материалов активная гиперссылка на этот сайт ОБЯЗАТЕЛЬНА!