Экологичная электроника: печатные платы из возобновляемого сырья

25 апреля 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

надежный источник

корректура

Швейцарскими федеральными лабораториями материаловедения и технологий

В течение многих лет Томас Гейгер проводил исследования в области целлюлозных фибрилл — тонких волокон, которые можно производить, например, из древесной массы или сельскохозяйственных отходов. Целлюлозные волокна обладают большим потенциалом для устойчивого производства и декарбонизации промышленности: они растут с нейтральным выбросом CO2 в природе, сгорают без остатка и даже пригодны для компостирования. Их можно использовать для многих целей, например, в качестве армирования волокна в технических резиновых изделиях, таких как мембраны насосов.

Но можно ли использовать волокна целлюлозы для изготовления печатных плат, которые уменьшают экологический след компьютеров? Печатные платы (PCB), в частности, далеко не безвредны с экологической точки зрения: они обычно состоят из стеклянных волокон, пропитанных эпоксидной смолой. Такой композиционный материал не подлежит вторичной переработке и утилизировать его должным образом пока можно только на специальных пиролизных установках.

Гейгер уже производил печатные платы из волокон целлюлозы и исследовал их биоразложение. Смешиваясь 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 наконец были оснащены электронными компонентами. Испытание прошло успешно, и целлюлозная плата освободила припаянные компоненты через несколько недель в естественной почве.

Гейгер ранее участвовал в проекте Innosuisse совместно с Университетом прикладных наук OST в Рапперсвиле, который производил детали корпусов для компьютерных мышей. Детали корпуса имеют шелковистый блеск, по цвету и на ощупь напоминают заготовки из слоновой кости. Но не удалось найти производителя, который хотел бы применить этот метод. Ценовая конкуренция в сфере мелкой электроники все еще слишком велика для этого, и традиционные процессы литья пластмасс под давлением имеют в этом отношении явное преимущество.

Недавно появилась возможность развить существующие результаты: специалиста по устойчивому развитию Empa Клаудию Сом спросили, хочет ли она сотрудничать в исследовательском проекте ЕС Hypelignum. Его возглавляет шведский институт исследования 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 участниками из Австрии, Словении, Испании, Нидерландов, Швеции и Швейцарии планирует производить и оценивать экологические печатные платы, изготовленные из различных материалов: помимо нанофибриллированной целлюлозы (УНФ), В качестве основы исследуются древесная шерсть и древесная масса; Деревянный шпон также используется в качестве основы для печатных плат.