Volledig recyclebare gedrukte elektronica

Er is een steeds groter wordende stapel afgedankte elektronische apparaten die ofwel niet meer werken of zijn weggegooid ten gunste van een nieuwer model. Een deel van het probleem is dat elektronische apparaten moeilijk te recyclen zijn. Hoewel restjes koper, aluminium en staal kunnen worden gerecycled, kunnen de siliciumchips in het hart van de apparaten dat niet.

Ingenieurs hebben nu een volledig recyclebare, volledig functionele transistor ontwikkeld die is gemaakt van drie op koolstof gebaseerde inkten die gemakkelijk kunnen worden afgedrukt op papier of andere flexibele, milieuvriendelijke oppervlakken. Voor respectievelijk de halfgeleiders en geleiders worden koolstofnanobuisjes en grafeeninkten gebruikt. Hoewel deze materialen niet nieuw zijn in de wereld van gedrukte elektronica, werd de weg naar recycleerbaarheid geopend met de ontwikkeling van een van hout afgeleide isolerende diëlektrische inkt genaamd nanocellulose.

Het team ontwikkelde een methode voor het suspenderen van kristallen van nanocellulose die werden gewonnen uit houtvezels die - met het besprenkelen van een beetje keukenzout - een inkt opleveren die bewonderenswaardig presteert als een isolator in gedrukte transistors. Met behulp van de drie inkten in een spuitbusprinter bij kamertemperatuur toonde het team aan dat de volledig koolstoftransistors goed genoeg presteren voor gebruik in een breed scala aan toepassingen, zelfs zes maanden na de eerste druk.

Door de apparaten onder te dompelen in een reeks baden, ze zachtjes te laten trillen met geluidsgolven en de resulterende oplossing te centrifugeren, worden de koolstofnanobuisjes en het grafeen achtereenvolgens teruggewonnen met een gemiddelde opbrengst van bijna 100%. Beide materialen kunnen vervolgens opnieuw worden gebruikt in hetzelfde drukproces, terwijl ze weinig van hun prestatievermogen verliezen. En omdat de nanocellulose van hout is gemaakt, kan het gewoon samen met het papier waarop het is gedrukt, worden gerecycled.

Vergeleken met een weerstand of condensator is een transistor een relatief complexe computercomponent die wordt gebruikt in apparaten zoals vermogensregeling of logische circuits en verschillende sensoren. De technologie kan worden gebruikt in een groot gebouw dat duizenden eenvoudige omgevingssensoren nodig heeft om het energieverbruik te bewaken of aangepaste biosensing-patches voor het volgen van medische aandoeningen.