Newswise – Die Entwicklung intelligenter Sensoren zur Integration in unsere alltäglichen Gegenstände und Umgebungen für das Internet der Dinge (IoT) würde das tägliche Leben dramatisch verbessern, erfordert aber Milliarden dieser kleinen Geräte. Vincenzo Pecunia, Professor an der Simon Fraser University, glaubt, dass neue druckbare, kostengünstige und umweltfreundliche alternative Halbleiter den Weg für ein billigeres und nachhaltigeres IoT ebnen könnten.
Als Leiter eines multinationalen Teams hochrangiger Experten auf verschiedenen Gebieten der druckbaren Elektronik hat Pecunia Schlüsselprioritäten und vielversprechende Wege für druckbare Elektronik identifiziert, um energieautarke, umweltfreundliche intelligente Sensoren zu ermöglichen. Seine zukunftsweisenden Ideen beschreibt er in seinem am 28. Dezember veröffentlichten Artikel Natürliche Elektronik.
„Alltagsgegenstände und -umgebungen über intelligente Sensoren mit Intelligenz auszustatten, würde es uns ermöglichen, fundiertere Entscheidungen in unserem täglichen Leben zu treffen“, sagt Pecunia. „Herkömmliche Halbleitertechnologien erfordern eine komplexe, energieintensive und teure Verarbeitung, aber druckbare Halbleiter können elektronische Komponenten mit einem viel geringeren CO2-Fußabdruck und Kosten liefern, da sie durch Drucken oder Beschichten verarbeitet werden können, was einen viel geringeren Energie- und Materialverbrauch erfordert.“
Laut Pecunia könnte die Herstellung druckbarer Elektronik, die mit Energie betrieben werden kann, die aus der Umgebung gewonnen wird – beispielsweise aus Umgebungslicht oder allgegenwärtigen Hochfrequenzsignalen – die Antwort sein.
„Unsere Analyse zeigt, dass eine Hauptpriorität darin besteht, druckbare Elektronik mit so wenig Materialien wie möglich herzustellen, um ihren Herstellungsprozess zu rationalisieren und eine einfache Skalierung und niedrige Technologiekosten sicherzustellen“, sagt Pecunia. Der Artikel skizziert eine Vision von gedruckter Elektronik, die durch innovative Low-Power-Ansätze auch durch allgegenwärtige mobile Signale mit Strom versorgt werden könnte, was es intelligenten Sensoren im Wesentlichen ermöglicht, sich von Grund auf neu aufzuladen.
„Basierend auf den jüngsten Fortschritten gehen wir davon aus, dass druckbare Halbleiter eine Schlüsselrolle bei der Realisierung des vollen Nachhaltigkeitspotenzials des Internets der Dinge spielen könnten, indem sie energieautarke Sensoren für Smart Homes, Smart Buildings und Smart Cities sowie für die Fertigung und Industrie bereitstellen .“
Pecunia hat bereits viele Durchbrüche in Richtung druckbarer intelligenter Sensoren mit eigener Stromversorgung erzielt. Demonstration gedruckter Elektronik mit Rekordverlustleistung und die erste druckbare Geräte, die über winzige druckbare Solarzellen mit Umgebungslicht betrieben werden.
Seine Forschungsgruppe an der SFU Schule für nachhaltige Energietechnik konzentriert sich auf die Entwicklung innovativer Ansätze für umweltfreundliche Solarzellen und druckbare Elektronik für den Einsatz in intelligenten Geräten der nächsten Generation.
Pecunia weist darauf hin, dass die von seiner Gruppe entwickelten Halbleitertechnologien potenziell die nahtlose Integration von Elektronik, Sensoren und Energieerntemaschinen auf Knopfdruck an einzelnen Produktionsstandorten ermöglichen könnten, wodurch der CO2-Fußabdruck, die Lieferkette und Energieprobleme reduziert würden. Kosten im Zusammenhang mit Langstreckentransporten in der konventionellen Elektronikfertigung.
„Aufgrund ihrer einzigartigen Herstellbarkeit stellen druckbare Halbleiter auch eine einzigartige Chance für Kanada dar“, sagt er. „Nicht nur, um ein Global Player für umweltfreundliche Elektronik der nächsten Generation zu werden, sondern auch, um seine Abhängigkeit von Elektronik aus fernen Ländern und den damit verbundenen Lieferketten- und geopolitischen Problemen zu überwinden.
„Wir hoffen, dass diese Halbleiter umweltfreundliche Technologien für eine Zukunft sauberer Stromerzeugung und nachhaltiger Lebensweise liefern werden, die für das Erreichen des Netto-Null-Ziels Kanadas unerlässlich sind.