Duurzaamheid Revolutioneren: Volledig Herbruikbare Geprinte Elektronica

Er is een ooit groeiende berg weggeworpen elektronische apparaten die of niet meer werken of weggegooid zijn ten gunste van een nieuwer model. Deel van het probleem is dat elektronische apparaten moeilijk te recyclen zijn. Terwijl schroot van koper, aluminium, en staal gerecycled kan worden, kunnen de siliciumchips in het hart van de apparaten niet.

Ingenieurs hebben nu een volledig herbruikbare, volledig functionele transistor ontwikkeld gemaakt uit drie koolstof-gebaseerde inkten die gemakkelijk op papier of andere flexibele, milieu-vriendelijke oppervlakken geprint kunnen worden. Koolstofnanobuizen en grafene-inkten worden gebruikt voor de halfgeleiders en geleiders, respectievelijk. Terwijl deze materialen niet nieuw zijn in de wereld van geprinte elektronica, werd de weg naar herbruikbaarheid geopend met de ontwikkeling van een hout-gebaseerde isolerende dielectrische inkt genaamd nanocellulose.

Het team ontwikkelde een methode voor het opschorten van kristallen van nanocellulose die geëxtraheerd waren uit houtvezels die — met het bestrooien van een beetje keukenzout — een inkt opleverden die admirabel presteert als isolator in geprinte transistors. Met de drie inkten in een aerosolstraalprinter bij kamertemperatuur, toonde het team aan dat de all-carbon transistors goed genoeg presteren voor gebruik in een brede verscheidenheid aan toepassingen, zelfs zes maanden na de initiële printing.

Door de apparaten in een reeks baden te dompelen, ze zacht te vibreren met geluidsgolven, en de resulterende oplossing te centrifugeren, worden de koolstofnanobuizen en grafene achtereenvolgens hersteld met een gemiddelde opbrengst van bijna 100%. Beide materialen kunnen dan hergebruikt worden in hetzelfde printproces terwijl ze heel weinig van hun prestatie-levenvatbaarheid verliezen. En omdat de nanocellulose van hout gemaakt is, kan het gewoon samen met het papier waar het op geprint was gerecycled worden.

Vergeleken met een weerstand of condensator, is een transistor een relatief complex computercomponent gebruikt in apparaten zoals vermogenscontrole of logica circuits en diverse sensoren. De technologie kan gebruikt worden in een groot gebouw dat duizenden simpele omgevingsensoren nodig heeft om het energiegebruik te monitoren of aangepaste biosensorplasters voor het bijhouden van medische condities.