Display biodegradabili per l'elettronica sostenibile

Un team di ingegneri ha creato un display elettrocromico fabbricato con tecniche di stampa digitale efficienti in termini di risorse ed energia.

La fabbricazione dell'elettronica sulla base di materiali biocompatibili mira a controbilanciare le tendenze negative trasmesse dal breve ciclo di vita dell'elettronica. Inoltre, questi materiali aprono la possibilità di sviluppare tecnologie optoelettroniche che saranno in contatto con il corpo umano. Nei prossimi anni, il crescente utilizzo di dispositivi elettronici nei materiali di consumo e le nuove tecnologie per l'Internet delle cose aumenteranno la quantità di rottami elettronici. Per risparmiare risorse e ridurre al minimo i volumi di rifiuti, sarà necessaria una produzione più rispettosa dell'ambiente e un ciclo di vita più sostenibile.

Gli scienziati del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) sono stati i primi a produrre display, la cui biodegradabilità è stata verificata e certificata da un ufficio indipendente. I risultati sono riportati nel Journal of Materials Chemistry. (1)

«Per la prima volta, abbiamo dimostrato che è possibile produrre display sostenibili che sono in gran parte basati su materiali naturali con l'aiuto di metodi di produzione di rilevanza industriale. Dopo l'uso, questi display non sono rottami elettronici, ma possono essere compostati. In combinazione con il riciclaggio e il riutilizzo, questo potrebbe aiutare a ridurre al minimo o prevenire completamente alcuni degli impatti ambientali dei rottami elettronici», afferma il dottor Manuel Pietsch, (2) primo autore della pubblicazione e ricercatore del KIT's Light Technology Institute (LTI), che sta lavorando all'Heidelberg InnovationLab.

Basso consumo energetico, architettura dei componenti semplice

Il funzionamento del display si basa sul cosiddetto effetto elettrocromico del materiale organico iniziale. Quando viene applicata la tensione, l'assorbimento della luce viene modificato e il materiale cambia colore. I display elettrocromici hanno un basso consumo energetico e un'architettura dei componenti semplice rispetto ai display disponibili in commercio, come LED, LCD e E-paper. Un altro vantaggio è che questi display possono essere prodotti mediante stampa a getto d'inchiostro in modo personalizzato, economico ed efficiente in termini di materiali. Inoltre, questo processo è adatto per il ridimensionamento con un throughput elevato. I materiali utilizzati principalmente sono di origine naturale o biocompatibili. La sigillatura con gelatina rende il display adesivo e flessibile, tale da poter essere indossato direttamente sulla pelle.

Uso nella diagnostica medica e negli imballaggi alimentari

Il display è generalmente adatto per applicazioni a ciclo di vita breve in vari settori. Nella diagnostica medica, ad esempio, dove l'igiene gioca un ruolo importante, i sensori e i loro indicatori devono essere puliti o smaltiti dopo l'uso. Il display di nuova concezione non verrà scaricato come rottame elettronico, ma è compostabile. Può anche essere utilizzato per il monitoraggio della qualità negli imballaggi alimentari, dove il riutilizzo non è consentito. La stampa digitale consente di adattare i display a persone o forme complesse senza alcuna costosa modifica del processo. Ciò riduce il consumo di risorse.

«Per quanto ne sappiamo, questa è la prima dimostrazione di un display biodegradabile prodotto dalla stampa a getto d'inchiostro. Aprirà la strada a innovazioni sostenibili per altri componenti elettronici e alla produzione di elettronica più ecologica», afferma il dottor Gerardo Hernandez-Sosa, (3) Responsabile del gruppo di elettronica stampata di LTI presso l'Heidelberg InnovationLab.

The Research University in the Helmholtz Association, KIT crea e trasmette conoscenza per la società e l'ambiente. L'obiettivo è dare un contributo significativo alle sfide globali nei settori dell'energia, della mobilità e dell'informazione. Per questo, circa 9.300 dipendenti collaborano in una vasta gamma di discipline in scienze naturali, scienze ingegneristiche, economia, scienze umane e sociali. KIT prepara i suoi 24.400 studenti per compiti responsabili nella società, nell'industria e nella scienza offrendo programmi di studio basati sulla ricerca. Gli sforzi di innovazione di KIT costituiscono un ponte tra importanti scoperte scientifiche e la loro applicazione a beneficio della società, prosperità economica e conservazione della nostra base naturale di vita. KIT è una delle università tedesche di eccellenza.

Riferimenti:

(1) Biodegradable inkjet-printed electrochromic display for sustainable short-lifecycle electronics

(2) Manuel Pietsch

(3) Gerardo Hernandez-Sosa
Descrizione foto: . - Credit: Manuel Pietsch, KIT.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Biodegradable Displays for Sustainable Electronics