Blyfri elektronikk

Ny metode gjør det mulig å unngå giftige, blyholdige stoffer i elektroniske artikler. 

Publisert
(Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)
(Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)

Mikroskopiske ingredienser i store kvanta vannes ut, varmes opp, siles, kjevles og stekes.

«Kakene» er tynnere enn flatbrød og ligner til forveksling et hvitt papirark. De tørkes og legges i rader for ny steking.

Slik skapes produktet som kan komme til å erstatte bly i mobiltelefonen din.

Alkymistisk drøm

Bly, eller rettere sagt blyoksid, kan føre til både akutte og kroniske helse- og miljøproblemer. Europeisk regelverk slår derfor fast at bruken av bly i elektronikk skal fases ut.

Men å finne en arvtager for det blyholdige materialet PZT, som er i nesten all elektronikk, har til nå vært som en alkymistisk drøm for materialforskere. Så langt har ingen funnet gode nok alternative materialer som gir samme funksjonalitet. Derfor har elektronikkindustrien fått leve med unntak fra forbudet.

Materialet KNN har lenge vært det store håpet, men ingen har klart å finne en produksjonsmetode som både gir materialet de rette egenskapene, og samtidig er industrielt gjennomførbart.

Nå har en gruppe forskere ved NTNUs Institutt for materialteknologi klart nettopp det.

Bly i alle dingser

Det vanligste blyholdige materialet i dagens elektronikk (PZT) genererer elektrisk spenning når det utsettes for trykk.

Det brukes i utallige «dingser» der signaler skal oversettes fra mekaniske bevegelser til et elektrisk signal, eller omvendt.

Mobiltelefonen har slike stoffer i seg, bilen har det, datamaskinen, og overalt ellers der det er sensorer og displayer. Ultralydavbilding hadde ikke vært mulig uten slike materialer.

Ti års leting

De siste ti årene har det vært en enorm vekst i forskning som omfatter blyfrie alternativer. Materialer av typen alkaliniobater, også kjent som KNN, har blitt presentert som den sannsynlige arvtageren.

Det er imidlertid to hovedproblemer som har vært vanskelig å løse: Det ene er å utvikle en KNN-variant som har de helt riktige egenskapene for bruk i elektronikk. Det andre er å utvikle en metode som gjør en storskala produksjon av materialet mulig.

NTNU-forskerne har en løsning som er klar for patentering.

– Jeg hadde en teori og noen ideer, og jeg visste at det ville komme noe spennende ut av dette, jeg visste bare ikke akkurat hva, sier prosjektleder Tor Grande. Han syns det er veldig tilfredsstillende å skape et miljøvennlig alternativ på materialfronten.

Kjøkkenkjemi i stor skala

Grande bruker kjøkkenet som analogi når han skal forklare hva som er trikset bak den nye metoden. Mikroskopiske ingredienser bakes, kjevles ut og stekes i tynne, keramiske ark.

Hemmeligheten bak det vellykkede sluttresultatet ligger i den svært nøyaktige strukturen i dette keramiske arket. Det er nemlig teksturen som gjør at mekanisk trykk kan bli til elektriske signaler, og motsatt.

Altså at arket har akkurat de samme egenskapene som det blyholdige PZT-materialet.

– Metoden vi har utviklet, slår to fluer i en smekk, forklarer Grande.

– Ikke bare kan vi justere prosessen slik at vi skreddersyr akkurat de rette egenskapene i det keramiske arket til ulike elektroniske formål. Vi kan også oppskalere prosessen slik at vi kan produsere nærmest ubegrensede mengder av det.