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Die Simon Fraser University und Schweizer Forscher entwickeln eine umweltfreundliche, druckbare 3D-Lösung für die Herstellung von drahtlosen IoT-Sensoren (IoT), die ohne Umweltverschmutzung verwendet und entsorgt werden können. Ihre Forschung wurde als Titelstory in der Februar-Ausgabe der Zeitschrift Advanced Electronic Materials veröffentlicht.
SFU-Professor Woo Soo Kim leitet die Entdeckung des Forschungsteam, bei der ein aus Holz gewonnenes Zellulosematerial verwendet wird, um die derzeit in der Elektronik verwendeten Kunststoffe und Polymermaterialien zu ersetzen.
Darüber hinaus kann der 3D-Druck Flexibilität beim Hinzufügen oder Einbetten von Funktionen in 3D-Formen oder Textilien ermöglichen, wodurch eine größere Funktionalität geschaffen wird.
„Unsere umweltfreundlichen 3D-gedruckten Zellulosesensoren können drahtlos Daten während ihrer Lebensdauer übertragen und können dann ohne Bedenken hinsichtlich der Umweltverschmutzung entsorgt werden“, sagt Kim, Professor an der School of Mechatronic Systems Engineering. Die SFU-Forschung wird in den PowerTech Labs in Surrey durchgeführt, wo sich mehrere hochmoderne 3D-Drucker befinden, mit denen die Forschung vorangetrieben wird.
„Diese Entwicklung wird dazu beitragen, die grüne Elektronik voranzutreiben. Beispielsweise ist der Abfall von Leiterplatten eine gefährliche Quelle für die Kontamination der Umwelt. Wenn wir die Kunststoffe in PCB zu Zelluloseverbundwerkstoffen ändern können, könnte das Recycling von Metallkomponenten auf der Leiterplatte viel einfacher gesammelt werden.“
Kims Forschungsprogramm umfasst zwei internationale Gemeinschaftsprojekte, darunter das jüngste Forschungsschwerpunkt auf umweltfreundlichen chemischen Sensoren auf Zellulosematerialbasis mit Mitarbeitern der Schweizerischen Bundeslaboratorien für Materialwissenschaften.
Er arbeitet auch mit einem Team südkoreanischer Forscher des Instituts für Robotertechnik des Daegu-Gyeongbuk-Instituts für Wissenschaft und Technologie (DGIST) und dem Technologieunternehmen PROTEM Co Inc. für die Entwicklung von druckfähigen leitfähigen Tintenmaterialien zusammen.
In diesem zweiten Projekt haben Forscher einen neuen Durchbruch in der Prägeprozesstechnologie entwickelt, mit dem feine Schaltungsmuster frei auf flexiblem Polymersubstrat, einem notwendigen Bestandteil elektronischer Produkte, eingeprägt werden können.
Die Prägetechnologie wird für die Massenprägung präziser Muster zu geringen Stückkosten verwendet. Kim sagt jedoch, dass er nur Schaltungsmuster einprägen kann, die zuvor auf dem Musterstempel aufgedruckt sind, und der gesamte, kostspielige Stempel muss geändert werden, um verschiedene Muster einzufügen.
Dem Team gelang es, ein präzises Ortungssteuerungssystem zu entwickeln, das Muster direkt einprägen kann, was zu einer neuen Prozesstechnologie führt. Das Ergebnis wird weitreichende Auswirkungen auf den Einsatz in Halbleiterprozessen, tragbaren Geräten und der Displayindustrie haben.
