Til hovedinnhold

Framtidens elektronikk er selvoppløsende

Framtidens elektronikk er selvoppløsende

Publisert 19. november 2014
Norske forskere arbeider med elektronikk som kan forsvinne på en kontrollert måte.
Main intro image
SINTEF-forsker Geir Uri Jensen viser fram at de har greid å lage elementer med magnesiumkretser som overfører energi. Disse blir borte i vann etter noen timer. Foto: Werner Juvik.

Når FM-båndet blir skrudd av i 2017, vil alle gammeldagse radioapparater i Norge slutte å fungere. Det vil gi den største innsamlingen av elektronikk noensinne. Et søppelberg på mellom 25.000 og 30.000 tonn avfall.
Samme veien går dagens mobiltelefoner, pc-er og nettbrett som oppgraderes fortere enn svint. De gamle modellene havner på dynga, og selv om vestlige land plukker ut noen materialer for gjenvinning, utgjør dette lite.

Framtiden lover heller ikke bra med tanke på søppel. Teknologenes framtidsvisjon er Internet of Things. Elektronikk trykkes nå på plast. Alle produkter skal ha en sensor i seg som skal måle noe og gjøre det mulig å snakke med andre gjenstander rundt seg. Daglig leder i Thin Film, Davor Sutija uttaler at en person vil gå fra å ha én sensor til hundre eller tusen i løpet av få år. Det vil igjen bety at milliarder av enheter med elektroniske strekkoder slippes ut på markedet.

Kretsene er ekstremt tynne, bare på noen hundre nanometer- for at de skal kunne løse seg opp. Noen av kretselementene lages i magnesium, andre elementer i silisium, og atter andre lages i silisium med et tillegg av magnesium. Fto fra Video i sakaen.

Kretsene er ekstremt tynne, bare på noen hundre nanometer- for at de skal kunne løse seg opp. Noen av kretselementene lages i magnesium, andre i silisium, og atter andre s i silisium med et tillegg av magnesium. Foto hentet fra video i saken.

Klikk for å åpne

Er i farta

Nå vil forskere ta grep. De vil finne fram til prosesser der elektronikk produseres slik at hele livssyklusen tas med og de forsvinner av seg selv.

I New Orleans i USA har forskere laget elektroniske kretser som de implanterer i operasjonssår til rotter. Såret sys igjen og elektronikken hjelper til i helbredelsesprosessen ved at strømmen i kretsene får sårene til å gro raskere. Etter noen uker oppløses elektronikken av kroppsvæskene og man trenger ikke å åpne opp igjen for å fjerne den manuelt.

I Norge har forskere ved SINTEF nå greid å lage elementer med magnesiumkretser som overfører energi. Disse blir borte i vann etter noen timer.

Utfordrende prosess

– Vi legger ikke skjul på at vi har kastet oss på resultatene fra forskningen i USA, sier Karsten Husby ved SINTEF IKT. – Der har de levert oppsiktsvekkende bidrag både til medisinsk bruk og til å løse søppelproblem. Vi har på langt nær kommet så langt, men vil forsøke å finne alternative måter å gjøre det samme på.

Kretsen med de små elementene lages på en silisiumskive. Kretsene er ekstremt tynne, bare på noen hundre nanometer- for at de skal kunne løse seg opp. Noen av kretselementene lages i magnesium, andre elementer i silisium, og atter andre lages i silisium med et tillegg av magnesium.

Men herfra og til målet, blir det mye å bryne seg på for forskerne. For i tillegg til at den kjempetynne kretsen er en utfordring i seg selv, trenger forskerne en duk å putte den på som skal fungere som en innpakning rundt kretsen.

Skreddersydd “innpakning”

Amerikanerne benytter silke som “duk” eller film, men det vil ikke nordmennene. Silke framstilles nemlig i en prosess som inneholder stoffet litium, og dette stoffet er bannlyst på MiNaLab – laboratoriet der SINTEF- forskerne arbeider.

– Litium er et teknisk problem for lab’en vår, bekrefter Geir Uri Jensen, – så vi vurderer alternativer – som forskjellige plastmaterialer. For å få til dette, har vi koblet inn materialforskere her i SINTEF som har stor kompetanse på feltet.

“Duken” må skreddersys for en viss oppløsningstid- kanskje skal den løses opp i løpet av en uke, kanskje først etter fire. Om pakken for eksempel skal ligge i sjøvann med sensorer som skal måle oljeutslipp, må filmen være laget for å holde de ukene målingene skal skje.
– Når væsken utenfra kommer inn til “innmaten”, begynner elektronikken å løses opp og jobben må være unnagjort, sier Karsten Husby.

Elektroniske kretser  implanterert i operasjonssår kan hjelpe til i helbredelsesprosessen og få sårene til å gro raskere. Etter noen uker oppløses elektronikken av kroppsvæskene og man trenger ikke å åpne opp igjen for å fjerne den manuelt. Bilder: Werner Juvik/SINTEF.

Elektroniske kretser kan for eksempel implantereres i operasjonssår og hjelpe til i helbredelsesprosessen gjennom å få sårene til å gro raskere. Etter noen uker oppløses elektronikken av kroppsvæskene, og man trenger ikke å åpne opp igjen for å fjerne den manuelt. Bilder: Werner Juvik/SINTEF.

Klikk for å åpne

Geir Uri Jensen tegner og forklarer hvordan nanoforskerne bruker horisontale og vertikale etseprosesser på lab’en for å få til alle lag i silisiumkretsene. Og så – hvordan de må gå inn og etse og løfte kretsen løs fra silisiumskiven for i etterkant å flytte den over på filmen.

– Dette går greit nok med sensorer i full størrelse, men med så tynne kretser som dette, blir det hasardiøst. Han skutter på seg: Er vinkelen en tanke feil, brekker det hele.

Se videoen fra forsøkene i USA

Kjepper i hjulet

Behovet for å få fjernet overflødig elektronikk, er utvilsomt der – for forbrukselektronikken øker. Det er nok å tenke på alt av billig elektronikk i barneleker som kastes etter et par år.

Å fjerne “gammel elektronikk “kan også være arbeidskrevende. Kirurger setter daglig inn implantater med sensorer inn i kroppen vår – for å kunne måle alt fra blodtrykk og trykk i hjernen til hvordan en hofteimplantat fungerer. Noen uker senere må de foreta nye inngrep på pasienten for å fjerne elektronikken igjen.

Men ikke alle er interesserte i ny teknologi på området. Elektronikkselskaper som produserer kretser, er mer opptatte av å få solgt produktene sine enn å investere i forskning som kan få elektronikk til å forsvinne. Og bedrifter som lever av resirkulering, kan oppleve de nye tankene som en trussel mot sin eksistens.

Økovennlig elektronikk vil komme

– Det er viktig å få fram at vi ikke lager noe produkt, men en demo som kan vise at en elektronikk-komponent kan ha egenskaper som gjør den nedbrytbar. Vi kjører prosjektet vårt på andre året nå, men vil trenge en industripartner og mer finansiering framover skal vi komme i mål, sier Karsten Husby. – Økovennlig elektronikk er et felt som utvilsomt vil komme for fullt – også i Norge. Og vi har absolutt tenkt oss å komme i mål.

Denne saken er hentet fra Gemini.no - Forskningsnytt fra NTNU og SINTEF