Biologiskt nedbrytbara halvledande polymerer för transientelektronik

Forskningsprojekt, 2024 – 2026

Elektroniskt avfall (e-avfall) har blivit en stor bidragande faktor till förorening på grund av deras stora mängd årlig produktion på 70 miljoner ton och deras giftiga material som kan läcka ut i mark och vattenkällor. Dock har lite uppmärksamhet ägnats åt hur elektronik produceras, konsumeras och avyttras i slutet av dess livstid. Livslängden på konsumentelektronik kan variera från några månader till flera år beroende på typ av enheter. Till exempel har smartphones och bärbara datorer vanligtvis en livslängd på endast 2-5 år, vilket innebär att komponenterna och materialen för enheterna inte nödvändigtvis är utformade för att hålla länge. Detta öppnar en dörr för att lösa e-avfallsproblemet genom att använda nedbrytbara transienta elektronik som kan fungera som normala elektronik och brytas ned eller lösa upp i miljön utan att orsaka skada eller lämna giftiga rester i slutet av deras bestämda livstid. Nedbrytbara elektronik har flera potentiella tillämpningar, inklusive medicinska implantat, miljösensorer och engångs elektroniska enheter. Därför kan deras tillämpningar inte bara hjälpa till att minska e-avfall, utan också möta den brådskande efterfrågan på medicinska implantat. Även om utvecklingen av nedbrytbara elektronik fortfarande är på tidigt stadium eftersom det är ganska utmanande att göra alla komponenter i elektronik nedbrytbara, så är målet med detta projekt att utveckla nedbrytbara halvledande polymerer (BSP) för transient elektronik för att möta de utmaningar som nämns ovan. Under de senaste åren har professor Ergang Wang och hans forskargrupp arbetat med att utveckla halvledande polymerer anpassade för organisk elektronik. Även om dessa polymerer har potential att betydligt minska problemet med elektroniskt avfall finns det ytterligare utrymme för förbättring eftersom de inte är nedbrytbara och svåra att återvinna. Projektet syftar till att utveckla nedbrytbara halvledande polymerer genom att använda flera syntetiska strategier. Gemensamt för dessa strategier är att nedbrytbara segment kommer att läggas till polymererna, vilket möjliggör och accelererar nedbrytningsprocessen. Bland annat kommer dessa segment att bestå av molekyler härledda från naturen, vilket skapar en ny klass av nedbrytbara halvledande polymerer. Projektet kommer att genomföras i olika arbetspaket som fokuserar på syntes, karakterisering av nedbrytbarhet och användning i fälteffekttransistorer. Forskningen kring nedbrytbara elektronikkomponenter har direkt relevans för flera av Förenta Nationernas hållbarhetsmål (SDG). För det första kan utvecklingen av nedbrytbar elektronik bidra till SDG 9: Industri, innovation och infrastruktur, genom att främja användningen av innovativa och hållbara teknologier som kan förbättra resurseffektiviteten och minska avfallet. Detta kan i sin tur stödja SDG 12: Ansvarsfull konsumtion och produktion genom att minska mängden e-avfall som genereras och främja hållbara konsumtionsmönster. För det andra kan forskningen om nedbrytbar elektronik också bidra till SDG 13: Klimatåtgärder genom att minska utsläppen av växthusgaser som är associerade med produktion och avfallshantering av traditionell elektronik. Dessutom kan det stödja SDG 14: Livet i havet genom att minska mängden giftiga material som hamnar i vattenkällor och skadar marint liv. På kort sikt kan utvecklingen av biologiskt nedbrytbara elektronik bidra till hållbar utveckling genom att minska mängden e-skrot som hamnar på soptippar och i miljön. Detta kan hjälpa till att förebygga föroreningar och bevara naturresurser, samtidigt som användningen av miljövänliga teknologier främjas. På lång sikt har forskningen om biologiskt nedbrytbar elektronik potentialen att leda till stora framsteg inom hållbar utveckling, då den kan hjälpa till att revolutionera elektronikindustrin och möjliggöra implantat för medicinska tillämpningar. Detta kan bidra till att skapa en mer hållbar och miljövänlig framtid, samtidigt som ekonomisk tillväxt och social rättvisa främjas.Fö