Odolná elektronika pre lepšie prostredie

Trvalo udržateľný dizajn elektroniky je jednou z najväčších technických výziev našej doby. Elektronické systémy musia byť schopné odolávať extrémnym podmienkam, ako je teplo, vlhkosť a vibrácie, a napriek tomu musia byť opraviteľné alebo recyklovateľné na konci svojej životnosti. Na zvládnutie tejto výzvy sa výskum Nory Jeske zameriava na inovatívne materiály šetrné k životnému prostrediu a technológie pripojenia pre elektronické systémy. Vyvíja tiež metódy založené na údajoch na hodnotenie elektroniky a odhad ich zostávajúcej životnosti. Toto rieši rastúci problém elektronického odpadu a podporuje implementáciu kritérií Siemens Eco Tech. Za tieto príspevky bola ocenená cenou Vynálezca roka 2025 v kategórii „Nováčik“.

Strieborné spekanie — kľúčová technológia pre väčšiu spoľahlivosť a dlhšiu životnosť

Zvýšenie spoľahlivosti a životnosti energetickej elektroniky je ústredným zameraním Jeskeho výskumu. Dôležitým prístupom je použitie technológie spekania striebra pre inovatívne riešenia montáže a pripojenia. Pri spekaní striebra sa malé častice striebra stlačia dohromady pod tlakom a miernym teplom, aby sa vytvorila pevná, elektricky vodivá zlúčenina. Na rozdiel od spájkovania nedochádza k taveniu kovov, ale skôr k difúznemu procesu, ktorý vytvára stabilnú a vysokoteplotnú zlúčeninovú vrstvu. Vďaka vynikajúcim tepelným vlastnostiam striebra ponúka táto technika hlavné výhody: lepší odvod tepla, zvýšenú spoľahlivosť a dlhšiu životnosť. Jeske pracuje na ďalšom zvyšovaní udržateľnosti tejto technológie. Zameriava sa na optimalizáciu procesných reťazcov na kombináciu spekania striebra s inými výrobnými krokmi. Cieľom je skrátiť časy procesu, šetriť energiu a súčasne zvýšiť spoľahlivosť na výrobu robustných, kompaktných a odolných modulov pre energetickú elektroniku.

Okrem zvyšovania spoľahlivosti sa Jeske zameriava svoju pozornosť aj na to, ako možno elektroniku opätovne použiť a recyklovať — a ako je možné zvýšiť efektívnosť výroby. Spolu s tímom Electronics Manufacturing v Berlíne vyvíja prístupy k automatizovanému procesu separácie dosiek plošných spojov a elektronických komponentov, metódy hodnotenia opätovného použitia komponentov a koncepcie na získavanie tepla a procesných plynov vo výrobe. „Pozeráme sa na to, ako môže byť celkový modul skonštruovaný tak, aby bol odolný - a napriek tomu zostal opraviteľný,“ vysvetľuje Jeske. „Toto je kľúč k obehovému hospodárstvu,“ dodáva.

Elektronika, ktorá rozpráva svoj príbeh

Ďalším zameraním jej inovatívnej práce je hodnotenie životného cyklu elektroniky. Jeske a jej kolegovia vyvinuli pasívne štruktúry, ktoré je možné integrovať do materiálov alebo komponentov a včas reagovať na stresy prostredia, ako je teplota alebo vlhkosť. To ukazuje stav elektroniky a ponúka usmernenie pri rozhodovaní na vyhodnotenie zostávajúcej životnosti systému alebo jednotlivých komponentov.

Vďaka tomu je možné elektroniku posúdiť na základe údajov: Ktoré komponenty je možné opätovne použiť? Ktoré je potrebné vymeniť alebo recyklovať? Aký vplyv to má na zostávajúcu životnosť celkového systému? Tým sa vytvorí nový technický štandard — elektronika, ktorá poskytuje informácie o ich vlastnej histórii používania — a prechod na obehové hospodárstvo je merateľný a kontrolovateľný.

Od technológie k stratégii

Spolu s technickým rozvojom spoločnosť Jeske skúma spôsoby, ako začleniť tieto riešenia do budúcich generácií produktov a stratégií udržateľnosti spoločnosti Siemens. Ako vedúca kľúčová expertka v Siemens Foundational Technologies sa okrem svojho výskumu podieľa aj na trendových radaroch a výskumných iniciatívach, ktoré identifikujú udržateľné materiály a princípy kruhového dizajnu pre elektroniku v počiatočnom štádiu.

Jeskeho kariéru formovalo štipendium Nemeckej nadácie akademických štipendií a jej interdisciplinárna cesta medzi technológiami, sociálnymi otázkami a poradenskými službami. Je pre ňu dôležité, aby „priniesla zmenu svojimi vlastnými činmi“ - tvrdenie, ktoré sa odráža v jej vynálezoch. Cieľom jej práce je redukovať elektronický odpad na celom svete, šetriť zdroje a navrhnúť elektronické systémy tak, aby sa mohli dlhšie používať, opraviť a nakoniec lepšie recyklovať — čo je dôležitý prínos k obehovému hospodárstvu.