绿色电子产品由可再生原材料制成的电路板

多年来，ThomasGeiger一直在纤维素原纤维领域进行研究，例如，可以用木浆或农业废料生产的细纤维。纤维素原纤维在可持续生产和工业脱碳方面具有巨大潜力：它们在自然界中生长CO2中性，燃烧无残留，甚至可堆肥。它们可用于多种用途，例如在泵膜等工业橡胶产品中用作纤维增强材料。

但是纤维素原纤维是否也可以用于制造电路板以减少计算机的生态足迹?尤其是印刷电路板(PCB)在生态方面绝非无害：它们通常由浸泡在环氧树脂中的玻璃纤维组成。这种复合材料不可回收，目前只能在特殊的热解设备中妥善处理。

盖格已经用纤维素原纤维生产了电路板，并研究了它们的生物降解性。与水混合后，生物原纤维会产生粘稠的污泥，可以在特殊压力机中进行脱水和压实。他和一位同事一起制作了20块实验板，这些板经过各种机械测试，最后装上了电子元件。测试成功，纤维素板在自然土壤中放置几周后释放了焊接的组件。

Geiger之前曾与位于拉珀斯维尔的OST应用科学大学一起参与了Innosuisse项目，该项目为计算机鼠标生产外壳部件。外壳部件具有丝般光泽，颜色和手感与象牙制成的工件相似。但没有找到愿意采用该方法的制造商。小型电子产品的价格竞争仍然过于激烈，而传统的塑料注射成型工艺在这方面具有明显的优势。

由木丝或纤维素纤维和原纤维制成的电路板

最近，出现了以现有发现为基础的机会：Empa可持续发展专家ClaudiaSom被问及是否愿意就欧盟研究项目Hypelignum进行合作。这是由瑞典材料研究所RISE领导的，正在寻找可持续生产电子产品的新方法。ClaudiaSom获得了同事ThomasGeiger的帮助。

该项目于2022年10月启动，由来自奥地利、斯洛文尼亚、西班牙、荷兰、瑞典和瑞士的参与者组成的研究联盟计划生产和评估由各种材料制成的生态电路板：除了纳米原纤化纤维素(CNF)，正在研究将木丝和木浆作为基础;木饰面也被用作电路板的基底。

两个Empa实验室正在合作开展该项目：首先，由技术与社会实验室的ClaudiaSom领导的可持续发展专家。Som将使用材料数据库来计算生态电路板的生态足迹，并将各个概念相互比较。Empa纤维素与木材材料实验室的ThomasGeiger将使用可再生原材料制造电路板。

长期以来，绿色电子一直是该实验室的研究重点，该实验室由古斯塔夫·尼斯特伦(GustavNyström)领导;Nyström的团队已经用可生物降解材料开发了各种印刷电子元件，例如电池和显示器。然而，对工业生产的计算机电路板的要求并非微不足道：电路板不仅必须具有高机械强度，而且还必须在潮湿条件下不膨胀或在极低湿度下形成裂缝。

“纤维素纤维可以很好地替代玻璃纤维复合材料，”Geiger解释说。“我们在一台压力为150吨的特殊压力机中对材料进行脱水。然后纤维素原纤维在没有任何添加剂的情况下自行粘在一起。我们称之为‘角化’。”这里的关键是在什么压力、温度下以及持续多长时间必须进行压制过程才能产生最佳结果。

计划有四名示威者

欧盟项目Hypelignum有着雄心勃勃的目标：它不仅旨在研究由可再生和可堆肥原材料制成的印刷电路板，还旨在开发用于各个组件之间电气连接的导电油墨。这些墨水通常基于银纳米粒子制成。研究人员正在寻找更便宜、稀缺性更低的替代材料，以及这些纳米粒子的生态生产方法。

在项目结束时，四个演示者应该展示已经取得的成果：生态示范印刷电路板，将配备传感器和执行器的大型木头建筑元件，将配备传感器的家具件一条自动化生产线，最后是一个证明所有这些组件可回收性的演示器。

Infobox：由纤维素制成的显示器和电池

2022年，由GustavNyström领导的Empa研究小组成功构建了一种基于羟丙基纤维素(HPC)的可生物降解显示器。他们使用HPC作为基材并添加少量碳纳米管，使纤维素具有导电性。通过混合纤维素纳米纤维(CNF)，他们将墨水制成可打印的形式。

显示屏根据施加的电压改变颜色;此外，它还可以用作压力或张力传感器，并有可能在未来的生态电子产品中充当可生物降解的用户界面。