Wood-Derived Cellulose Materials for Future Electronic Applications
1.21 MB
avoin
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Lataukset29
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
The continuous growth of electronic waste has increased the need to develop more environmentally friendly alternatives to fossil-based materials in the electronics industry. Woodderived cellulose possesses several promising properties, including biodegradability, renewability, good mechanical durability, and extensive possibilities for physical and chemical modification. However, the wider industrial adoption of cellulose-based materials in electronics is limited by factors such as moisture sensitivity, high production costs, and the complexity of controlling the cellulose structure. This thesis examines the use of wood-derived cellulose materials in future electronics and electronic applications. The study discusses the properties and limitations of different cellulose materials and their suitability for flexible electronics, particularly in biodegradable substrates, energy storage devices, optoelectronic devices, and sensors. In addition, the thesis analyzes the potential of wood-derived cellulose materials from the perspectives of circular economy and sustainable development in Finland. Finland’s extensive forest resources, together with its strong expertise in forest industry and research, provide excellent opportunities for the development of cellulose-based electronics. Based on the study, wood-derived cellulose materials demonstrate significant potential in future electronics, especially in the development of biodegradable, flexible, and lightweight devices. In particular, nanocellulose has attracted considerable interest due to its large specific surface area and exceptional mechanical properties. The utilization of cellulose-based materials could reduce the environmental impact of electronics and decrease the amount of electronic waste while promoting the development of more sustainable electronic solutions.
Elektroniikkajätteen määrän jatkuva kasvu on lisännyt tarvetta kehittää elektroniikkateollisuuteen ympäristöystävällisempiä vaihtoehtoja fossiilipohjaisille materiaaleille. Puupohjaisella selluloosalla on useita lupaavia ominaisuuksia, kuten biohajoavuus, uusiutuvuus, hyvä mekaaninen kestävyys sekä laajat fysikaaliset ja kemialliset muokkausmahdollisuudet. Selluloosapohjaisten materiaalien laajempaa teollista käyttöönottoa elektroniikassa rajoittavat kuitenkin muun muassa kosteusherkkyys, tuotannon korkeat kustannukset sekä selluloosan monimutkaisen rakenteen hallinta. Tässä tutkielmassa tarkastellaan puupohjaisten selluloosamateriaalien käyttöä tulevaisuuden elektroniikassa ja elektronisissa sovelluksissa. Työssä käsitellään eri selluloosatyyppien ominaisuuksia, rajoitteita ja niiden soveltuvuutta joustavassa elektroniikassa, erityisesti biohajoavissa alustoissa, energiavarastoinnissa, optoelektronisissa laitteissa ja sensoreissa. Lisäksi työssä analysoidaan puupohjaisten selluloosamateriaalien mahdollisuuksia kiertotalouden ja kestävän kehityksen näkökulmasta Suomessa. Suomen laajat metsävarat sekä metsäteollisuuden ja tutkimuksen vahva osaaminen tarjoavat erinomaiset edellytykset selluloosapohjaisen elektroniikan kehittämiselle. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että puupohjaisilla selluloosamateriaaleilla on merkittävää potentiaalia tulevaisuuden elektroniikassa erityisesti biohajoavien, joustavien ja kevyiden laitteiden kehityksessä. Erityisesti nanoselluloosa on herättänyt kiinnostusta sen suuren ominaispinta-alan ja poikkeuksellisten mekaanisten ominaisuuksien ansiosta. Selluloosapohjaisten materiaalien hyödyntäminen voisi tulevaisuudessa vähentää elektroniikan ympäristökuormitusta ja pienentää elektroniikkajätteen määrää sekä edistää kestävän kehityksen mukaisten elektroniikkaratkaisujen kehittämistä.