22 Aug Flexible Elektronik aus Obstabfällen
Ein aus Obstabfällen hergestelltes Papier, das als Substrat für flexible gedruckte elektronische Bauteile verwendet werden kann, entwickelte ein interdisziplinäres Team der Freien Universität Bozen zusammen mit internationalen Partnern.
Hautfreundliche, flexible Sensorik
Für die Produktion der elektronischen Komponenten haben die Forschenden nach eignen Angaben die Oberfläche eines Zellulosesubstrats, das aus den Reststoffen der Verarbeitung von Äpfeln, Kiwis und Trauben gewonnen wird, mittels Laserdruck karbonisiert. Die aus Obstabfällen hergestellten Papiersubstrate sind laut den Partnern ein Ersatz für den Zellstoff, der üblicherweise für die Herstellung von Substraten für flexible gedruckte Komponenten verwendet wird. Somit wird der Verbrauch einer natürlichen Ressource wie Holz verringert; gleichzeitig werden Lebensmittelabfälle sinnvoll verwertet. Durch unterschiedliche Laserparameter konnten die Forschenden elektronische Bauteile wie Kondensatoren, Biosensoren und Elektroden für Lebensmitteltests, beispielsweise zur Überprüfung des Reifegrads von Früchten, sowie zur Messung der Herzfrequenz und der Atmungstätigkeit entwickeln. Die auf Früchten basierende und plastikfreie Zellulose hat sich laut den Partnern zudem als sehr geeignet für den direkten Kontakt mit menschlicher Haut erwiesen. Somit sollen sich diese biokompatiblen Komponenten auch ideal in Wearables und anderen Systemen mit Hautkontakt einsetzen lassen.
Rückstandsloses Recycling
Die Verwendung eines natürlichen Substrats eröffnet außerdem gleich zwei neue Strategien für das Recycling der Komponenten, erklären die Entwickler der Technologie. So können sich die Komponenten entweder innerhalb von 40 Tagen bei Raumtemperatur in Zitronensäure auflösen – eine beliebte und kostengünstige natürliche Lösung ohne schädliche Rückstände. Als Alternative können sie nach Angaben der Forschenden als Pflanzendünger oder Bodenverbesserungsmittel wieder in die Natur eingebracht werden. Dank dieser Eigenschaften sehen die Entwickler das Einsatzgebiet für diese kostengünstige elektronische Technologie in Bereichen wie der Lebensmittelbranche über die medizinische Diagnostik, die Präzisionslandwirtschaft bis hin zum Internet der Dinge – und das ohne oder sogar mit positiven Auswirkungen auf das Ökosystem.
„Eine nachhaltige und energiesparende Technologie für die Herstellung elektronischer Geräte erfordert besondere Eigenschaften – wie die Nutzbarkeit der Methode auf großen Flächen, einen begrenzten Energieverbrauch und geringe Herstellungskosten“, erklärt Professor Paolo Lugli, Rektor der Freien Universität Bozen und Leiter des Sensing Technologies Lab. „Unsere Technologie ist absolut nachhaltig, umweltfreundlich und zirkulär, da sie Papiersubstrate verwendet, die aus der Verarbeitung von Obstabfällen gewonnen werden, sowie eine Drucktechnik, die auf der Karbonisierung mittels eines einfachen Lasers beruht. All dies könnte einen wichtigen Schritt für die Vermarktung der Elektronik darstellen.“
Quelle und Bild: www.unibz.it
Originalpublikation:
[Giuseppe Cantarella et al., Laser‐Induced, Green and Biocompatible Paper‐Based Devices for Circular Electronics, Adv. Funct. Mater. 17/2023, https://doi.org/10.1002/adfm.202210422]
