In den kommenden Jahren drohen die zunehmende Verwendung elektronischer Geräte in Gebrauchsgegenständen sowie neue Technologien im Zusammenhang mit dem Internet der Dinge, das Aufkommen von Elektroschrott zu erhöhen. Die Abfallmenge ließe sich jedoch reduzieren, wenn die Produktion umweltfreundlicher und der Lebenszyklus nachhaltiger wäre.
Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, Displays herzustellen, deren Bioabbaubarkeit von unabhängiger Seite geprüft und bestätigt wurde. Die Geräte lassen sich mit industriell relevanten Fertigungsmethoden fertigen und bestehen überwiegend aus natürlichen Materialien.
„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 am Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT am InnovationLab in Heidelberg.
Aufbau und Funktionsweise der Displays
Die Funktion der Displays basiert auf dem sogenannten elektrochromen Effekt des verwendeten organischen Ausgangsmaterials. Wird daran eine Spannung angelegt, führt das zu einer veränderten Aufnahme von Licht und damit zu einer Farbänderung im Material.
Elektrochrome Displays zeichnen sich gegenüber gängigen Technologien wie LED, LCD und E-Paper durch einen geringen Energieverbrauch und eine simple Bauteilarchitektur aus. Ein weiterer Vorteil: Sie lassen sich im Tintenstrahldruck herstellen und ermöglichen dadurch eine individualisierte, kostengünstige und materialeffiziente Produktion. Das Inkjet-Verfahren eignet sich dabei auch für skalierende Prozesse mit hohem Durchsatz.
Die verwendeten Materialien sind hauptsächlich natürlichen Ursprungs oder biokompatibel. Durch die Versiegelung mit Gelatine wird das Display zudem adhäsiv und anpassungsfähig und lässt sich dadurch auf verschiedenen Körperstellen direkt auf der Haut tragen.
Einsatzmöglichkeiten in Medizin und bei Lebensmitteln
Die Bio-Displays sind 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. Mit den neu entwickelten Displays fiele hierbei kein Elektroschrott an.
Auch im Bereich von Verpackungen für Lebensmittel, die nicht wiederverwendet werden dürfen, könnte die Entwicklung als kompakte Anzeige für qualitätsüberwachende Sensoren verwendet werden. Das digitale Druckverfahren ermöglicht es zudem, die Displays ohne teure Prozessumgestaltung individuell an Personen oder komplizierte Formen anzupassen, 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“, sagt Gerardo Hernandez-Sosa, Leiter der Printed Electronics Group des LTI.
