Elektronik: Nanodrähte lassen sich zurückgewinnen

Schematische Darstellung des neuen Recyclingprozesses (Grafik: Yong Zhu)

Raleigh (pte019/27.07.2021/13:30) - Nanodrähte, etwa aus Silber, kommen zunehmend in der Elektronik zum Einsatz, beispielsweise in E-Kleidung. Doch sie waren bislang nicht sinnvoll wiederverwertbar - ein Nachhaltigkeitsproblem. Forscher der North Carolina State University (NC State) https://www.ncsu.edu haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem sich das ändert. Denn durch ihre Technik lassen sich die Nanodrähte so zurückgewinnen, dass sie einfach direkt als solche wiederverwendet werden können.

Doppel-Bad liefert Nanodrähte

"Eine Glasflasche wird beim Recycling vollständig eingeschmolzen, bevor sie zu einem anderen Glasobjekt verarbeitet wird", sagt Yong Zhu, Professor für Mechanik und Luftfahrt. Doch Derartiges macht bei Nanodrähten keinen Sinn. Sie haben einen geringen Materialwert, weil sie so dünn sind, dass sie selbst unter dem Lichtmikroskop kaum sichtbar sind. Es lohnt es sich daher kaum, sie einzuschmelzen. In Form von Nanodrähten sind sie jedoch sehr wertvoll für Elektronik-Anwendungen. Das NC-State-Team setzt also darauf, die winzigen Leiter direkt wiederzugewinnen.

"In unserem Ansatz wird ein Silber-Nanodraht-Netzwerk von den restlichen Materialien in einem Gerät getrennt. Dieses Netzwerk wird dann in separate Silber-Nanodrähte zerlegt", erklärt Zhu. Dazu kommen Bauteile zunächst in ein chemisches Bad, das Kunststoff auflöst, die Nanodrähte selbst aber nicht angreift. Übrig bleibt dabei ein Netzwerk, das so noch nicht nutzbar ist. Es kommt in ein anderes Bad und wird mit Ultraschall behandelt. Dieser sorgt dafür, dass sich die feinen Fädchen entwirren und vereinzeln. Entscheidend ist dabei die optimale Behandlungsdauer. Ist sie zu kurz, bleiben Drahtklumpen übrig. Dauert sie zu lange, zerbrechen die Fädchen.

Ansatz vielseitig und mehrfach nutzbar

Die so zurückgewonnen Nanodrähte können dann in neuen Sensoren oder Geräten verwendet werden. Das haben die Forscher zunächst zwar für Silber-Nanodrähte demonstriert. "Unser Verfahren lässt sich auch nutzen, um andere Edel- und Seltenerdmetalle zurückzugewinnen", betont aber Yuxuan Liu, Doktorand von Zhu. "Es besteht ein großes Interesse am Recycling elektronischer Materialien, weil wir sowohl den Elektroschrott reduzieren, als auch die Nutzung seltener oder teurer Materialien maximieren möchten."

Die Forscher nutzten die recycelten Drähte in einem neuen Sensor, aus dem sie dann ebenfalls die Nanodrähte wieder herauslösten. Erst nach vier Durchgängen reichte die Qualität der Nanodrähte für neue elektronische Bauteile nicht mehr aus. "Dann können wir sie immer noch einschmelzen, also auf konventionelle Art recyceln", so Zhu.

(Ende)