09.12.2020

Displays für den Kompost

Biologischer Zerfall eines elektrochromen Prototyps kann Elektroschrott verringern.

In den kommenden Jahren drohen die zunehmende Verwendung elektronischer Geräte in Gebrauchs­gegenständen sowie neue Technologien im Zusammenhang mit dem Internet der Dinge, die Produktion von Elektronikschrott zu erhöhen. Eine umwelt­freundlichere Produktion und ein nach­haltigerer Lebenszyklus sind hier von entscheidender Bedeutung, um Ressourcen zu sparen und Abfall­mengen zu minimieren. Wissen­schaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist es erstmalig gelungen, Displays zu produzieren, deren Bioabbau­barkeit von unabhängiger Seite geprüft und bestätigt wurde. 

Abb.: Das biologisch abbaubare Display kann aufgrund seiner...
Abb.: Das biologisch abbaubare Display kann aufgrund seiner Anpassungsf­ähigkeit und Adhäsion direkt auf der Hand getragen werden. (Bild: M. Pietsch, KIT)

„Mit unserer Entwicklung konnten wir zum ersten Mal zeigen, dass es möglich ist, nachhaltige Displays aus überwiegend natürlichen Materialien mithilfe industriell relevanter Fertigungs­methoden herzustellen. Sie tragen nach Gebrauch daher nicht zum Elektro­schrott bei, sondern können im Gegenteil kompostiert werden. Dies könnte in Kombination mit Recycling und Wieder­verwendbarkeit dazu beitragen, einige der Umwelt­auswirkungen von Elektroschrott zu minimieren oder ganz zu verhindern“, sagt Manuel Pietsch, Forscher des Licht­technischen Instituts (LTI) am InnovationLab in Heidelberg.

Die Funktion des Displays basiert auf dem elektro­chromen Effekt des verwendeten organischen Ausgangsmaterials. Legt man daran eine Spannung an, führt das zu einer veränderten Aufnahme von Licht und damit zu einer Farbänderung im Material. Elektrochrome Displays zeichnen sich gegenüber kommerziell erhältlichen Displays, wie LEDs, LCDs und E-Paper, durch einen geringen Energieverbrauch und eine simple Bauteil­architektur aus. Ein weiterer Vorteil: Diese Displays lassen sich im Tintenstrahl­druckverfahren herstellen und ermöglichen dadurch eine maßge­schneiderte, kostengünstige und materialeffiziente Produktion. Außerdem ist dieses Verfahren auch für skalierende Prozesse mit hohem Durchsatz geeignet. Die verwendeten Materialien sind haupt­sächlich natürlichen Ursprungs oder biokompatibel. Durch die Versie­gelung mit Gelatine wird das Display außerdem adhäsiv und anpassungs­fähig und lässt sich dadurch zudem auf verschiedenen Körper­stellen direkt auf der Haut tragen.

Das Display ist generell für kurzlebige Anwendungen als Indikator für Sensoren oder einfache Anzeigen in verschiedenen Bereichen geeignet. Vor allem bei diagnos­tischen Anwendungen, bei denen die Hygiene eine wichtige Rolle spielt, müssen die Sensoren zusammen mit deren Indikatoren nach jeder Anwendung aufwendig gereinigt oder entsorgt werden. Im Falle des neu entwickelten Displays entsteht hierbei kein Elektro­schrott, sondern es kann einfach kompostiert werden. Auch im Bereich von Verpackungen für Lebensmittel, die nicht wiederverwendet werden dürfen, könnte das Display als kompakte Anzeige für qualitäts­überwachende Sensoren verwendet werden. Das digitale Druckverfahren ermöglicht zudem die individuelle Anpassung an Personen oder komplizierte Formen ohne eine teure Prozessumg­estaltung, was erneut Ressourcen schont.

„Die, soweit uns bekannt, erste Demonstration eines tintenstrahlgedruckten, biologisch abbaubaren Displays, kann daher zu nachhaltigen Innovationen in weiteren elektronischen Bauteilen ermutigen und damit den Weg zu umweltfreundlicherer Elektronik ebnen“, so Gerardo Hernandez-Sosa, Leiter der Printed Electronics Group des LTI.

KIT / JOL

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