친환경 전자제품: 재생 가능한 원자재로 만든 회로 기판

2023년 4월 25일

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스위스 연방재료과학기술연구소

수년 동안 Thomas Geiger는 셀룰로오스 피브릴(예를 들어 목재 펄프나 농업 폐기물에서 생산할 수 있는 미세 섬유) 분야의 연구를 수행해 왔습니다. 셀룰로오스 원섬유는 지속 가능한 생산과 산업의 탈탄소화를 위한 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 자연적으로 CO2 중립적으로 성장하고 잔류물 없이 연소되며 심지어 퇴비화될 수도 있습니다. 예를 들어 펌프 멤브레인과 같은 기술 고무 제품의 섬유 강화와 같은 다양한 목적으로 사용할 수 있습니다.

하지만 셀룰로오스 피브릴을 사용하여 컴퓨터의 생태학적 발자국을 줄이는 회로 기판을 만들 수도 있을까요? 특히 인쇄 회로 기판(PCB)은 생태학적으로 결코 무해하지 않습니다. 일반적으로 인쇄 회로 기판(PCB)은 에폭시 수지에 담근 유리 섬유로 구성됩니다. 이러한 복합 재료는 재활용이 불가능하며 지금까지는 특수 열분해 공장에서만 적절하게 폐기할 수 있습니다.

Geiger는 이미 셀룰로오스 원섬유로 회로 기판을 생산하고 생분해성을 조사했습니다. 물과 혼합된 바이오 피브릴은 특수 프레스에서 탈수 및 압축할 수 있는 두꺼운 슬러지를 생성합니다. 그는 동료와 함께 20개의 실험용 보드를 제작했는데, 이 보드에 다양한 기계적 테스트를 거쳐 최종적으로 전자 부품이 장착되었습니다. 테스트는 성공했고, 셀룰로오스 보드는 자연 토양에서 몇 주 후에 납땜된 부품을 방출했습니다.

Geiger는 이전에 Rapperswil에 있는 OST 응용과학 대학과 함께 컴퓨터 마우스용 하우징 부품을 생산하는 Innosuisse 프로젝트에 참여했습니다. 하우징 부품은 부드러운 광택을 갖고 있으며 색상과 느낌이 상아로 만든 공작물과 유사합니다. 그러나 이 방법을 채택하려는 제조업체는 찾을 수 없었습니다. 소형 전자제품의 가격 경쟁은 여전히 ​​너무 크며, 기존의 플라스틱 사출 성형 공정은 이 점에서 분명한 이점을 가지고 있습니다.

최근 기존 연구 결과를 바탕으로 기회가 생겼습니다. Empa 지속 가능성 전문가 Claudia Som은 EU 연구 프로젝트 Hypelignum에 협력하고 싶은지 물었습니다. 이는 스웨덴 재료 연구 기관 RISE가 주도하며 전자 제품을 지속 가능하게 생산하는 새로운 방법을 찾고 있습니다. Claudia Som은 동료인 Thomas Geiger의 도움을 받았습니다.

이 프로젝트는 2022년 10월에 시작되었으며, 오스트리아, 슬로베니아, 스페인, 네덜란드, 스웨덴, 스위스의 참가자들로 구성된 연구 컨소시엄은 다양한 재료로 만들어진 친환경 회로 기판을 생산하고 평가할 계획입니다. 목모와 목재 펄프가 기초로 연구되고 있습니다. 목재 베니어는 회로 기판의 베이스로도 사용되고 있습니다.