Nytt verktyg för att hitta gröna lösningsmedel för tryckt elektronik

Fysiker har utvecklat och publicerat ett öppet webbverktyg för enkel identifiering av gröna lösningsmedel för hållbar tryckt elektronik

BildJoan Ràfols-Ribé

Det snabbt växande fältet inom tryckt elektronik kommer att radikalt förändra hur vi ser på och använder elektronik, detta genom energi- och kostnadseffektiv tryckning av elektroniskt bläck på vardagliga ytor som papper och textilier. Ett allvarligt problem ur ett hållbarhetsperspektiv är dock att många nuvarande bläck som används under tryckningen innehåller lösningsmedel som är skadliga för både hälsa och miljö.

För att möta denna utmaning har forskarna Christian Larsen och Ludvig Edman tillsammans med kollegor på Institutionen för fysik vid Umeå universitet utvecklat och publicerat ett öppet webbverktyg för att underlätta identifieringen av gröna lösningsmedel för hållbar tryckt elektronik. Webbverktyget är öppet tillgängligt på internet.

– Tryckt elektronik kommer att förändra hur vi ser på och använder elektronik i framtiden. Du kommer att kunna lägga till funktionalitet, såsom sensorer, solceller, displayer och belysningspaneler, på en mängd alldagliga och funktionella ytor genom billiga tryckprocesser. Föreställ dig kläder som lyser upp och gör dig synlig när det är mörkt, ultratunna belysningspaneler som är målade på väggar och tak, och flexibla och lätta solpaneler som ger el när du är ute på äventyr. De möjliga tillämpningarna är nästan oändliga, säger Christian Larsen, första forskningsingenjör på Institutionen för fysik vid Umeå universitet.

Förste forskningsingenjör Christian Larsen, Institutionen för fysik, har varit med och utvecklat webbverktyget.

BildCarina Norman

Tillverkningen utförs genom sekventiell tryckdeponering av specifikt designade bläck, som innehåller det aktiva materialet upplöst eller dispergerat i ett flytande lösningsmedel. Lösningsmedlet är en mycket viktig komponent eftersom det bestämmer kvaliteten på bläcket och den slutliga komponenten. Efter varje trycksteg så evaporeras lösningsmedlet och därmed exponeras arbetarna och den omgivande miljön för ångorna. Ett allvarligt problem är att många av de nuvarande lösningsmedlen som används är icke-hållbara eftersom de medför hälsoproblem, säkerhetsrisker och miljörisker.

– Vi har därför utvecklat ett öppet webbverktyg för enkel identifiering av alternativa funktionella och gröna lösningsmedel, som i grund och botten kombinerar metoden “lika-löser-lika” för lösningsmedelsfunktionalitet med en väletablerad ranking för lösningsmedelshållbarhet eller “grönhet”, säger Christian Larsen.

Christian Larsen är första forskningsingenjör i gruppen för Organisk fotonik och elektronik (OPEG) vid Umeå universitet, ledd av professor Ludvig Edman. Ett viktigt fokus för OPEG är att utveckla en effektiv, tunn och flexibel ljusemitterande komponent, en ljusemitterande elektrokemisk cell, som kan tillverkas genom hållbara och kostnadseffektiva tryckmetoder.

Om den vetenskapliga studien:

C. Larsen, P. Lundberg, S. Tang, J. Ràfols-Ribé, A. Sandström, E.M. Lindh, J. Wang and L. Edman.: A Tool for Identifying Green Solvents for Printed Electronics. Nature Communications 12, 4510 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-24761-x

https://www.nature.com/articles/s41467-021-24761-x

Läs mer:

Verktyget Green Solvent Selection Tool

Forskargruppen the Organic Photonics and Electronics Group, OPEG