Nachdem das Team von Elektro- und Chemieingenieuren der Universität Newcastle bereits eine reversible Klebstofftechnologie mit breiter Anwendbarkeit in allgemeinen Verpackungsanwendungen demonstriert, hat , stellte es nun einen reversiblen Klebstoff entwickelt, der das Recycling von Elektronikschrott verändern kann. Es handelt sich um einen „Eintopf“-Kleber auf Wasserbasis, der keine organischen Lösungsmitteldämpfe abgibt und im Gegensatz zu anderen Klebern keinen Härter benötigt. Außerdem ist er genauso stark wie andere wasserbasierte Klebstoffe.
Der Kleber wird auf die gleiche Weise wie eine Farbe hergestellt, aber es werden Silberpartikel anstelle von Pigmenten hinzugefügt, was der Formulierung ihre elektrischen Eigenschaften verleiht. Es gibt noch andere leitfähige Klebstoffe, von denen viele ebenfalls Silber enthalten, um die benötigte Leitfähigkeit zu erreichen, aber keiner lässt sich leicht wieder ablösen.
Günstig und Lösungsmittelfrei
Elektroschrott ist ein massives Problem: Weltweit werden 62 Milliarden kg produziert (das entspricht dem Gewicht von einer Million Doppelhaushälften), und weniger als ein Viertel davon wird recycelt. Ein großer Teil dieses Elektroschrotts enthält wichtige Mineralien, die nur an sehr wenigen Orten abgebaut werden, von denen einige politisch instabil sind. Der Klebstoff wird dazu beitragen, das Problem des Elektroschrotts zu lösen.
Der Klebstoff basiert auf den derzeitigen industriellen Herstellungsverfahren - denen zur Herstellung von Farben - und wurde aus billigen Materialien entwickelt, so dass er leicht in größerem Maßstab hergestellt werden kann. Da er auf Wasserbasis hergestellt wird, enthält er keine flüchtigen organischen Lösungsmittel, wie sie in vielen handelsüblichen Klebstoffen verwendet werden, aber im Gegensatz zu anderen Klebstoffen auf Wasserbasis führt die Einwirkung von Feuchtigkeit nicht zu einem Versagen der Verbindung.
Der Klebstoff funktioniert sehr gut auf Metalloberflächen, haftet aber auch auf anderen Oberflächen, wie Kunststoffen und Leiterplatten.
Neue Perspektiven für nachhaltigere Verbindungstechnik
Die Arbeit wurde vom Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) und der Königlichen Kommission für Jubail und Yanbu des Königreichs Saudi-Arabien finanziert, die dem Erstautor der Arbeit, Bassam Aljohani, ein Promotionsstipendium gewährte. Bassam Aljohani, Doktorand an der School of Engineering, sagte: „Elektrisch leitfähige Klebstoffe gibt es schon lange, und sie reversibel zu machen, ist die Lösung für ein sehr reales Problem, das dringend angegangen werden muss.“
Der leitende Forscher des Projekts, Mark Geoghegan, der Roland-Cookson-Professor für technische Werkstoffe ist, fügte hinzu: „Einer der Gründe dafür, dass leitende Klebstoffe nur selten verwendet werden, ist, dass Silber teuer und in der Umwelt giftig ist. Da unser Klebstoff reversibel ist, kann das Silber zurückgewonnen und wiederverwendet werden, was wichtig ist, um die Kosten niedrig und die Umwelt sauber zu halten.“
Professor Volker Pickert, Professor für Leistungselektronik und Co-Investor in diesem Projekt, betonte: „Lot hat die beste Leitfähigkeit, aber die besten Formulierungen enthalten Blei, und jetzt müssen sich die Unternehmen fragen, ob die Leitfähigkeit die Umweltaspekte überwiegt. In einigen Fällen ist das der Fall, aber hier bietet sich die Gelegenheit, die Art und Weise, wie wir elektrische Komponenten verbinden, zu überdenken.“
Dr. Ama Asiedu-Asante, eine Forscherin in Professor Pickerts Gruppe und Mitautorin der Arbeit, sagte: „Es geht nicht nur um Lot. Die Elektronikindustrie verlässt sich auf dauerhafte Verbindungsmethoden, einschließlich Schrauben, die das automatische Recycling erschweren können. Es wird jetzt zunehmend anerkannt, dass wasserbasierte Formulierungen eine nachhaltigere Elektronik unterstützen können, und diese Arbeit zeigt, wie sie sowohl Leistung als auch Reversibilität bieten können.“
Dr. Adriana Sierra-Romero, Mitautorin dieser Veröffentlichung, erklärte: „Neben dem Artikel unterstreicht die Veröffentlichung unseres Patents das breitere Potenzial dieser Technologie, um nachhaltigere, reparierbare und wiederverwendbare elektronische Systeme zu ermöglichen.“
Professor Katarina Novakovic, Mitverfasserin des Artikels und Mitinvestorin des Projekts, kommentierte: „Da sich der Fokus der internationalen Politik auf die Nachhaltigkeit verlagert, sind wir weiterhin bestrebt, kritische Lösungen für die nicht nachhaltige Nutzung von Ressourcen voranzutreiben.“
