Jahr für Jahr fallen riesige Mengen von biologisch nicht abbaubarem Elektronikschrott an. Diese stattdessen zumindest teilweise aus einem natürlichen Rohstoff wie Holz herzustellen ist nicht so einfach: Zum einen ist Holz von Natur aus nicht leitfähig, zum anderen hat es eine ungleichmässige Struktur, was die grosstechnische Produktion erschwert.

Ein Forschungsteam der ETH Zürich und der Empa hat nun eine Methode entwickelt, um die Oberfläche des Holzes durch Graphitisierung auf einfache Weise elektrisch leitfähig zu machen und so beispielsweise Holz-Touch-Panels und Sensoren herzustellen. Der Trick: Die Vorbehandlung des Holzes mit einer eisenhaltigen Tinte.

Biegbare Sensoren und Leuchtelemente

Die neue Methode basiert auf einem bereits bekannten Verfahren, der sogenannten laserinduzierten Graphitisierung, um leitfähige Bahnen auf Holz zu erzeugen: Hierzu graviert ein Laser feine Linien in dünne Holzplatten ein – dabei erhitzt die Energie des Laserstrahls das Holz so, dass sich der darin enthaltene Kohlenstoff in leitfähiges Graphit umwandelt. Die so erzeugten Leiterbahnen sind jedoch unregelmässig breit und tief, zudem besteht Brandgefahr durch Überhitzung. Oft ist auch eine mehrfache Nachbearbeitung mit dem Laser nötig.

Die Forschenden verwendeten deshalb Eisentinte als Katalysator – dies ermöglicht einen schonenderen Prozess und führt zu einer deutlich homogeneren Oberfläche. Sie pinselten die Tinte in einer dünnen Schicht auf verschiedene Holzfurniere und behandelten sie anschliessend mit dem Laser.

Als Praxistest hat das Team mit dieser Methode probeweise elektronische Elemente aus weniger als einem halben Millimeter dicken Fichten-, Kirsch- und Buchenfurnieren hergestellt. Angewendet werden könnten diese zum Beispiel als biegbare Dehnungssensoren, die tragende Bauteile im Bauwesen überwachen könnten. Oder auch als Leuchtelemente für die Hintergrundbeleuchtung von Displays, Werbeanzeigen oder Steuerpulte.