28 04 2010 - Lezing PLASTIC ELECTRONICS door prof Dirk Vanderzande

Ongeveer 20 jaar geleden werd in een duister labo ergens in Engeland, bij toeval, het ‘licht’ gezien in een flinterdun laagje polymeer. Dit was, zonder het goed te beseffen, de start van de ontwikkeling van een nieuw soort elektronica. Elektronica waarbij plastics en organische verbindingen worden gebruikt in plaats van silicium.

Tijdens deze voordracht geeft professor Dirk Vanderzande een state-of-affairs van Plastic Electronics. Wat houdt deze technologie precies in? Zijn er al echte applicaties op de markt? Wat zijn de bedreigingen en uitdagingen? Kan deze technologie oplossingen bieden voor de problemen van morgen?

Wat zijn plastics + ontstaan

Plastics bestaan uit monomeren die dmv een chemische reactie gebonden worden tot een keten van polymeren. Afhankelijk van de lengte van die ketens, soort bindingen, … krijg je verschillende soorten polymeren. De eerste kunststof heet Bakeliet en dankt zijn naam aan Leo Baekeland, een Amerikaanse uitvinder van Belgische afkomst. De meest bekende toepassing van bakeliet zijn stopcontacten en andere toepassingen, waar isolerende eigenschappen noodzakelijk zijn.

 

Plastics met bijzondere eigenschappen

Men spreekt van vezels als de ketens van de polymeren in één zelfde richting worden geordend. Op die manier verkrijgt men plastics die heel sterk zijn, zelfs sterker als staal. Dyneema is een voorbeeld van een PE vezel, deze is uitgevonden door DSM in Nederland. 

Een andere bijzondere plastic zijn absorberende polymeren. Deze plastic is voornamelijk opgebouwd uit zouten, waardoor vocht goed opgenomen en vastgehouden kan worden. Een sprekende toepassing hiervoor zijn pampers, waar korrels in de pampers verwerkt worden, en de vocht vastgehouden wordt.

prof. dr. Dirk Vanderzande doet proef met pampers.

Elektrisch geleidende plastics

Er is een lang onderzoek geweest om tot geleidende plastics te komen. De bedoeling was om metalen te kunnen vervangen. Maar men moest een grote hoeveelheid van een bestanddeel toevoegen om deze geleidende eigenschappen te verkrijgen, hierdoor verloor men al de goede eigenschappen van plastics. Pas laat ontstond er per toeval weer een doorbraak. Men was in staat halfgeleidende geleidende plastic films te maken. Door het met solventen te mengen kan men de plastics herleiden tot een vloeistof. Met deze inkten kunnen er banen met elektronen geprint worden op flexibele dragers. Bv. Orgacon, AGFA. Printen is een goedkope techniek die de dure grondstof compenseert en veel mogelijkheden biedt. Een grote voordeel van plastics is dat men het goed kan verwerken tot heel kleine onderdeeltjes. Door dit half geleidende polymeer tussen glas en metaal te steken verkrijgt men een LED. Het ontstaan van de Led opent vele deuren. Bv. flinterdunne schermen waar beeld verkregen wordt mede door Led’s.

Een andere toepassing van het printen van halfgeleidende plastics zijn het printen van zonnecellen op zonnepanelen . Deze zonnepanelen zullen in de toekomst een grotere rol spelen bij het winnen van energie.

Plastics en duurzaamheid

In de huidige wereld kan men plastics niet wegdenken. Het heeft tot nu toe zoveel mogelijkheden gekend en biedt nog steeds nieuwe toepassingen (medische sector, consumentenproducten,…). Een belangrijke eigenschap van plastic is dat het lang meegaat, recycleerbaar is en dus op die manier duurzaam is.  Een andere zijde van het verhaal is dat plastics bestaan uit een essentiële grondstof, nl. aardolie is, een fossiele brandstof dat uitputbaar is. Maar van al de aardolie wordt er slechts 5% gebruikt voor de productie van plastics, een ander 5 % wordt gebruikt voor chemische toepassingen (medicijnen,…), de overige 90% wordt verbrand. De boodschap is om uit die verbranding, energie terug te winnen.

Aardgas, Steenkool en andere fossiele brandstof zullen ongeveer nog een eeuw meegaan.  We zijn genoodzaakt om uit te kijken naar andere energiewinningen. Windenergie en vooral zonne-energie bieden het meeste potentieel. De energie dat uit zonnepanelen kan worden gegenereerd stijgt met de jaren. En het is door middel van halfgeleidende plastics dat dit mogelijk is.

Besluit

Uiteraard is het de boodschap om betere plastics te ontwikkelen die een langere levensduur kennen, beter recycleerbaar en bio-gebaseerd zijn. Bio-degradeerbare kunststoffen zijn maar beperkt inzetbaar.

 Prof. dr. Dirk Vanderzande verdedigde in 1986 zijn doctoraat aan de K.U.Leuven. Voor zijn doctoraatsonderzoek ontwikkelde hij methoden voor de totaalsynthese van natuurproducten. In 1987 heeft hij een vaste aanstelling opgenomen aan de UHasselt. In 1992 werd hij aangesteld in het ZAP-kader van de universiteit en hij is gewoon hoogleraar sinds 2003. Het onderzoek dat vanaf 1988 uitgebouwd werd, situeert zich in het domein van organische synthese en polymeersynthese met een specifieke aandacht voor het ontwikkelen van organische halfgeleiders voor toepassing in plastic zonnecellen. Vanuit deze expertise is zijn onderzoeksgroep sterk aanwezig in zowel nationale als Europese netwerken en projecten, en speelt in België een toonaangevende rol in de ontwikkeling van organische materialen voor plastic elektronica.