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Samstag, 01.10.2016
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Elektronik zerstört sich bei Hitze selbst

Selbst-auflösende Bauteile sollen künftig den Elektroschrott verringern

Selbstzerstörung in zwanzig Sekunden: Forscher haben neuartige elektronische Bauteile entwickelt, die sich quasi auf Befehl selbst auflösen. Sie wollen damit Elektroschrott leichter recycelbar machen oder zumindest von den Müllhalden verschwinden lassen. Bislang beginnt diese Selbstzerstörung der Elektronik bei ausreichender Hitze von allein, die Forscher arbeiten aber bereits an anderen Auslöse-Mechanismen.
Ein ferngesteuertes Heizelement löst die Selbstzerstörung dieses Bauteils aus, und es zersetzt sich vollständig in wenigen Minuten.

Ein ferngesteuertes Heizelement löst die Selbstzerstörung dieses Bauteils aus, und es zersetzt sich vollständig in wenigen Minuten.

Neue Smartphones und Computer gelangen mittlerweile schneller auf den Markt, als die Kundschaft mithalten kann. Muss ein neues Gerät her, so landet das alte oft im Müll. Auf diese Weise entsteht tonnenweise Elektronikschrott: Hält die momentane Entwicklung an, werden es im Jahr 2017 geschätzte 65,4 Millionen Tonnen auf der ganzen Welt sein.

Elektroschrott – Problem gelöst?


Ein effektives Recycling der elektronischen Bauteile findet bislang nicht statt. Es wäre aber aus zwei Gründen wichtig: Erstens enthalten viele Geräte giftige Metalle wie Quecksilber oder Cadmium. Zweitens könnten etwa ausrangierte Telefone als Rohstoffquelle für neue Geräte dienen – denn wichtige Rohstoffe wie Gallium, Chrom oder seltene Erden könnten bald knapp werden.

Der Ansatz des Forscherteams um Scott White von der University of Illinois in Urbana-Champaign soll dabei helfen, beide Probleme zu lösen – und zwar im wörtlichen Sinne: Die Ingenieure haben elektronische Bauteile entwickelt, die sich von selbst auflösen, wenn man sie über eine bestimmte Temperatur hinaus erhitzt. Dazu druckten sie zunächst Schaltkreise aus Magnesium auf sehr dünne und flexible Folien eines speziellen Kunststoffs. Die so erhaltenen Platinen beschichteten sie mit einem Wachs, das mikroskopisch kleine Tröpfchen einer schwachen Säure enthält.


Genau eingestellt und ferngesteuert


Schmilzt das Wachs, so wird die Säure frei und lässt in kurzer Zeit sowohl den Kunststoff als auch die Schaltkreise zerfallen. Über den Schmelzpunkt des Wachses, die Stärke der Säure und die Dicke der Wachsschicht können die Wissenschaftler sogar einstellen, wie lange der Vorgang dauert, von rund 20 Sekunden bis zu einigen Minuten.

Mit einer ins Gerät eingebauten funkgesteuerten Heizspule lässt sich diese Selbstzerstörung sogar ferngesteuert auslösen. Einige der so erhaltenen Teile sollte man nicht in der prallen Sonne liegen lassen: In einer der Demonstrationen der Forscher zerfällt eine Platine bereits bei 55 Grad Celsius innerhalb von 40 Sekunden.

Gelöster Elektroschrott: Elektronische Bauteile zerstören sich selbst

Unterschiedliche Bestandteile eines Telefons oder Computers könnten so mit unterschiedlichen Schichten versehen werden. Damit ließen sie sich leichter voneinander trennen und getrennt wiederverwerten. Eine der großen Schwierigkeiten im Recycling von Elektroschrott wäre so umgangen: Die Materialien sind oft auf kleinem Raum so eng miteinander verbaut, dass sie praktisch untrennbar verbunden sind.

"Lass es sich einfach auflösen"


Die bei ausreichender Hitze selbstauflösenden Teile sind bislang nur der Anfang: White und Kollegen arbeiten auch an anderen Auslösern, wie beispielsweise ultraviolettem Licht oder mechanischen Vibrationen. Mit solchen Mechanismen könnte sich zukünftig auch der Schrott auf Müllhalden verringern lassen: Anstatt sich bergeweise aufzutürmen, löst sich der Elektroschrott einfach auf.

"Wenn man etwas nicht mehr benutzen kann, entweder weil es überflüssig ist oder nicht mehr funktioniert, wollen wir, dass es sich in die Ausgangsmaterialien zurückführen lässt, so dass man sie anschließend recyceln kann", fasst White zusammen. "Oder falls das nicht geht, lass es sich einfach auflösen und nicht auf der Mülldeponie rumliegen." (Advanced Materials, 2015; doi: 10.1002/adma.201501180)
(University of Illinois at Urbana-Champaign, 22.05.2015 - AKR)
 
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