Trajnostna elektronika za boljše okolje

Trajnostno oblikovanje elektronike je eden največjih tehničnih izzivov našega časa. Elektronski sistemi morajo biti sposobni prenesti ekstremne pogoje, kot so vročina, vlaga in vibracije – hkrati pa morajo biti ob koncu življenjske dobe popravljivi ali reciklirani. Da bi se spopadla s tem izzivom, se Nora Jeske v svojih raziskavah osredotoča na inovativne, okolju prijazne materiale in tehnologije povezovanja za elektronske sisteme. Razvija tudi na podatkih temelječe metode za ocenjevanje elektronike in napovedovanje njene preostale življenjske dobe. S tem se loteva vse večjega problema elektronskih odpadkov in podpira izvajanje meril Siemens Eco Tech. Za te prispevke je bila nagrajena z nagrado Izumitelj leta 2025 v kategoriji »novinec«.

Sintranje srebra – ključna tehnologija za večjo zanesljivost in daljšo življenjsko dobo

Povečanje zanesljivosti in življenjske dobe močnostne elektronike je osrednji poudarek Jeskejeve raziskave. Pomemben pristop je uporaba tehnologije sintranja srebra za inovativne rešitve sestavljanja in povezovanja. Pri sintranju srebra se drobni srebrni delci pod pritiskom in zmerno toploto stisnejo skupaj, da tvorijo trdno, električno prevodno spojino. Za razliko od spajkanja pri tem ne pride do taljenja kovin, temveč do difuzijskega procesa, ki ustvari stabilno in visokotemperaturno odporno spojinsko plast. Zaradi odličnih toplotnih lastnosti srebra ta tehnika ponuja velike prednosti: boljše odvajanje toplote, večjo zanesljivost in daljšo življenjsko dobo.
Jeske si prizadeva za nadaljnje izboljšanje trajnosti te tehnologije. Osredotoča se na optimizacijo procesnih verig, da bi sintranje srebra združila z drugimi proizvodnimi koraki. Cilj je skrajšati procesne čase, prihraniti energijo in hkrati povečati zanesljivost, da bi proizvedli robustne, kompaktne in trajne module za močnostno elektroniko.

Poleg povečanja zanesljivosti Jeske svojo pozornost namenja tudi temu, kako je mogoče elektroniko ponovno uporabiti in reciklirati – ter kako je mogoče proizvodnjo narediti bolj učinkovito z vidika virov. Skupaj z ekipo za proizvodnjo elektronike v Berlinu razvija pristope za avtomatiziran proces ločevanja tiskanih vezij in elektronskih komponent, metode za ocenjevanje ponovne uporabnosti komponent ter koncepte za izkoriščanje toplote in procesnih plinov v proizvodnji. »Preučujemo, kako je mogoče celoten modul konstruirati tako, da je trajen – in hkrati še vedno popravljiv,« pojasnjuje Jeske. »To je ključ do krožnega gospodarstva,« dodaja.

Elektronika, ki pripoveduje svojo zgodbo

Drugi poudarek njenega inovativnega dela je ocenjevanje življenjskega cikla elektronike. Jeske in njeni sodelavci so razvili pasivne strukture, ki se lahko vgradijo v materiale ali komponente in se zgodaj odzovejo na okoljske obremenitve, kot sta temperatura ali vlažnost. To daje vpogled v stanje elektronike in ponuja smernice za odločanje pri ocenjevanju preostale življenjske dobe sistema ali posameznih komponent.

Tako je elektronika ocenljiva na podlagi podatkov: katere komponente se lahko ponovno uporabijo? Katere je treba zamenjati ali reciklirati? Kakšen vpliv ima to na preostalo življenjsko dobo celotnega sistema? To ustvarja nov tehnični standard – elektronika, ki zagotavlja informacije o lastni zgodovini uporabe – in omogoča, da je prehod na krožno gospodarstvo merljiv in nadzorljiv.

Od tehnologije do strategije

Poleg tehničnega razvoja Jeske raziskuje načine za vključitev teh rešitev v prihodnje generacije izdelkov in strategije trajnosti podjetja Siemens. Kot višja ključna strokovnjakinja pri Siemens Foundational Technologies se poleg raziskovanja ukvarja tudi s trendovskimi radarji in raziskovalnimi pobudami, ki v zgodnji fazi identificirajo trajnostne materiale in načela krožnega oblikovanja za elektroniko.

Jeskino kariero je oblikovala štipendija Nemške akademske štipendijske fundacije ter njena interdisciplinarna pot med tehnologijo, družbenimi vprašanji in svetovalnimi storitvami. Zanjo je pomembno, da »spremembe uresničuje s svojimi lastnimi dejanji« – trditev, ki se odraža v njenih izumih. Cilj njenega dela je zmanjšati količino elektronskih odpadkov po vsem svetu, ohranjati vire in oblikovati elektronske sisteme tako, da se lahko uporabljajo dlje, popravljajo in na koncu bolje reciklirajo – pomemben prispevek k krožnemu gospodarstvu.