Sintef-forsker Geir Uri Jensen viser fram at de har greid å lage elementer med magnesiumkretser som overfører energi. Disse blir borte i vann etter noen timer. (Foto: Werner Juvik, Sintef)
Sintef-forsker Geir Uri Jensen viser fram at de har greid å lage elementer med magnesiumkretser som overfører energi. Disse blir borte i vann etter noen timer. (Foto: Werner Juvik, Sintef)

Fremtidens elektronikk oppløser seg selv

Norske forskere arbeider med elektronikk som kan forsvinne på en kontrollert måte.

Publisert

Når det riksdekkende FM-båndet blir skrudd av i 2017, vil alle gammeldagse radioapparater i Norge slutte å fungere. Det vil gi den største innsamlingen av elektronikk noensinne. Et søppelberg på mellom 25 000 og 30 000 tonn avfall.

Samme veien går dagens mobiltelefoner, PC-er og nettbrett som oppgraderes fortere enn svint. De gamle modellene havner på dynga, og selv om vestlige land plukker ut noen materialer for gjenvinning, utgjør dette lite.

Å fjerne gammel elektronikk, kan også være arbeidskrevende. Kirurger setter daglig inn implantater med sensorer i kroppen vår – for å kunne måle alt fra blodtrykk og trykk i hjernen til hvordan et hofteimplantat fungerer. Noen uker senere må de foreta nye inngrep på pasienten for å fjerne elektronikken igjen.

Er i farta

Nå vil forskere ta grep. De vil finne fram til prosesser der elektronikk produseres slik at hele livssyklusen tas med og de forsvinner av seg selv.

I New Orleans i USA har forskere laget elektroniske kretser som de planter inn i operasjonssår til rotter. Såret sys igjen og elektronikken hjelper til i helbredelsesprosessen ved at strømmen i kretsene får sårene til å gro raskere.

Etter noen uker oppløses elektronikken av kroppsvæskene og man trenger ikke å åpne opp igjen for å fjerne den manuelt.

I Norge har forskere ved Sintef nå greid å lage elektronikk med magnesium som overfører energi. Disse blir borte i vann etter noen timer.

Utfordrende prosess

– Vi legger ikke skjul på at vi har kastet oss på resultatene fra forskningen i USA, sier Karsten Husby ved Sintef IKT.

– Der har de levert oppsiktsvekkende bidrag både til medisinsk bruk og til å løse søppelproblemet. Vi vil forsøke å finne andre måter å gjøre det samme på.

De elektroniske kretsene lages på en silisiumskive. Kretsene er ekstremt små og tynne, bare på noen titusendels millimeter, for at de skal kunne løse seg opp. Noen deler av kretsene lages i magnesium, andre i silisium, og atter andre lages i silisium med et tillegg av magnesium.

Elektroniske kretser kan for eksempel implantereres i operasjonssår og få sårene til å gro raskere. Etter noen uker oppløses elektronikken av kroppsvæskene, og man trenger ikke å åpne opp igjen for å fjerne den manuelt. (Foto: Werner Juvik, Sintef)
Elektroniske kretser kan for eksempel implantereres i operasjonssår og få sårene til å gro raskere. Etter noen uker oppløses elektronikken av kroppsvæskene, og man trenger ikke å åpne opp igjen for å fjerne den manuelt. (Foto: Werner Juvik, Sintef)

Men herfra og til målet, blir det mye å bryne seg på for forskerne. For i tillegg til at den kjempetynne kretsen er en utfordring i seg selv, trenger forskerne en duk å putte den på som skal fungere som en innpakning rundt kretsen.

Amerikanerne benytter silke som slik duk, men det vil ikke nordmennene. Silke framstilles nemlig i en prosess som inneholder stoffet litium, og dette stoffet vil de unngå på Mikro- og nanoteknologilaboratoriet i Oslo, der Sintef-forskerne arbeider.

– Litium er et teknisk problem for lab-en vår. Så vi vurderer alternativer – blant annet forskjellige plastmaterialer, sier seniorforsker Geir Uri Jensen.

Duken må skreddersys for en viss oppløsningstid. Kanskje skal den løses opp i løpet av en uke, kanskje først etter fire. Om pakken for eksempel skal ligge i sjøvann med sensorer som skal måle oljeutslipp, må duken være laget for å holde de ukene målingene skal skje.

– Når væsken utenfra trenger inn, begynner elektronikken å løses opp og jobben må være unnagjort, sier Husby.

Nanoforskerne bruker ulike etseprosesser for å få til alle lag i silisiumkretsene. Så må de gå inn og etse og løfte kretsen løs fra silisiumskiven for i etterkant å flytte den over på filmen.

– Dette går greit nok med sensorer i full størrelse, men med så tynne kretser som dette, blir det hasardiøst. Han skutter på seg: Er vinkelen en tanke feil, brekker det hele.

– Økovennlig elektronikk vil komme

Behovet for å få fjernet overflødig elektronikk, er utvilsomt der – for forbrukselektronikken øker. Det er nok å tenke på alt av billig elektronikk i barneleker som kastes etter et par år.

Husby understreker at de ikke lager noe produkt, men en demo som kan vise at en elektronikk-komponent kan ha egenskaper som gjør den nedbrytbar.

– Økovennlig elektronikk er et felt som utvilsomt vil komme for fullt – også i Norge. Og vi har absolutt tenkt oss å komme i mål, sier han.