Simon Fraser University en Zwitserse onderzoekers ontwikkelen een milieuvriendelijk, 3D-afdrukbare oplossing voor het produceren van draadloze Internet-of-Things (IoT)-sensoren die kunnen worden gebruikt en weggegooid zonder het milieu te vervuilen. Hun onderzoek is gepubliceerd als hoofdartikel in het februarinummer van het tijdschrift Geavanceerde elektronische materialen .

SFU-professor Woo Soo Kim leidt de ontdekking van het onderzoeksteam waarbij een van hout afgeleid cellulosemateriaal wordt gebruikt ter vervanging van de kunststoffen en polymere materialen die momenteel in de elektronica worden gebruikt.

Aanvullend, 3D-printen kan flexibiliteit bieden om functies toe te voegen aan of in te bedden in 3D-vormen of textiel, meer functionaliteit creëren.

"Onze milieuvriendelijke 3D-geprinte cellulosesensoren kunnen tijdens hun leven draadloos gegevens verzenden, en kan vervolgens worden verwijderd zonder zorgen over milieuverontreiniging, " zegt Kim, een professor aan de School of Mechatronic Systems Engineering op de Surrey-campus van SFU. Het onderzoek wordt uitgevoerd bij PowerTech Labs in Surrey, waarin verschillende ultramoderne 3D-printers zijn ondergebracht die door onderzoekers worden gebruikt.

“Deze ontwikkeling zal helpen om groene elektronica vooruit te helpen. het afval van printplaten is een gevaarlijke bron van verontreiniging voor het milieu. Als we de kunststoffen in PCB's kunnen veranderen in cellulosecomposietmaterialen, recycling van metalen onderdelen op het bord kan veel eenvoudiger worden ingezameld."

Kim's onderzoeksprogramma omvat twee internationale samenwerkingsprojecten, inclusief de nieuwste focus op de milieuvriendelijke, op cellulosemateriaal gebaseerde chemische sensoren met medewerkers van de Zwitserse federale laboratoria voor materiaalwetenschap.

Hij werkt ook samen met een team van Zuid-Koreaanse onderzoekers van de afdeling Robotics Engineering van het Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), en PROTEM Co Inc, een op technologie gebaseerd bedrijf, voor de ontwikkeling van bedrukbare geleidende inktmaterialen.

In dit tweede project onderzoekers hebben een nieuwe doorbraak ontwikkeld in de reliëfprocestechnologie, een die vrij fijne circuitpatronen kan afdrukken op een flexibel polymeersubstraat, een noodzakelijk onderdeel van elektronische producten.

Embossing-technologie wordt toegepast voor het massaal afdrukken van precieze patronen tegen lage eenheidskosten. Echter, Kim zegt dat het alleen circuitpatronen kan afdrukken die vooraf op de patroonstempel zijn afgedrukt, en de hele, dure stempel moet worden veranderd om in verschillende patronen te zetten.

Het team is erin geslaagd een nauwkeurig locatiecontrolesysteem te ontwikkelen dat patronen direct kan afdrukken, resulterend in een nieuwe procestechnologie. Dit zal wijdverbreide implicaties hebben voor gebruik in halfgeleiderprocessen, draagbare apparaten en de display-industrie.

Eerder dit jaar werd Kim geselecteerd als Brain Pool Fellow door de National Research Foundation (NRF) van Korea. Een expert in 3D-geprinte elektronica die aan het hoofd staat van SFU's Additive Manufacturing Laboratory, Kim werkte zes maanden samen met onderzoekers van de Seoul National University om de fabricage van dunne-filmtransistors met behulp van 3D-printtechnologie te bevorderen.