Nachhaltige Elektronik Chip-freie drahtlose Tags reduzieren Elektroschrott

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Forschende der Uni Glasgow haben eine Basis für drahtlose Tags ohne integrierte Schaltkreise entwickelt. Diese Technik könnte die Umweltbelastung durch Elektroschrott von RFID-Tags verringern und gleichzeitig die Herstellungskosten für Tracking- und Identifikationssysteme senken.

Ein Forschungsteam hat eine Technik vorgestellt, mit der drahtlose Tags ohne Mikrochips funktionieren könnten. Stattdessen nutzen sie spezielle Materialien und Designs, um Daten zu übertragen. Diese chip-freien Tags könnten in verschiedenen Bereichen wie der Logistik, dem Einzelhandel und der industriellen Produktion eingesetzt werden.

Die drahtlosen Tags sind nicht nur in der Lage, Informationen zu speichern, sondern können auch eine Echtzeit-Temperaturmessung im Bereich zwischen 20 und 110 °C durchführen. Sie lassen sich mit einem "kostengünstigen und tragbaren" Gerät auslesen.

Funktionsweise der chip-freien Tags

Die neu entwickelten Tags basieren auf der Rückstreuung vorhandener Signale, um Informationen zu übermitteln. Durch den Verzicht auf aktive elektronische Komponenten benötigen sie keine eigene Energiequelle. Das reduziert nicht nur den Materialaufwand, sondern auch die Produktionskosten.

Die Sensoren basieren auf Polydimethylsiloxan (PDMS), einem flexiblen, biokompatiblen Polymer, das mit elektrisch leitfähigen Nanopartikeln angereichert ist. Diese spezielle Zusammensetzung ermöglicht eine präzise Modulation elektromagnetischer Wellen durch gezielte Verformung des Materials unter mechanischer oder thermischer Belastung. Durch diesen Mechanismus kann das Tag Umgebungswellen nicht nur reflektieren, sondern auch in ihrer Amplitude und Frequenz beeinflussen, um codierte Informationen drahtlos zu übermitteln.

Das PDMS-basierte Material dient dabei als reaktive Schicht, die externe Signale passiv verändert. Durch eine geschickte Strukturierung der Oberfläche kann das PDMS-Material spezifische Frequenzen verstärken oder abschwächen, sodass Informationen kodiert und drahtlos übermittelt werden können.

Potenzial für weniger Elektroschrott

Da diese Tags ohne Chips auskommen, entsteht weniger Elektronikabfall. Besonders in Lieferketten, wo RFID-Tags häufig nur einmal verwendet werden, könnte wesentlich weniger Abfall entstehen. Jährlich landen über 10 Milliarden RFID-Tags auf dem Müll.

Darüber hinaus lassen sich die chip-freien Tags aus biologisch abbaubaren oder recycelbaren Materialien fertigen, wodurch die Umweltbilanz weiter verbessert wird. Erste Tests deuten darauf hin, dass die Technologie auch in rauen Umgebungen zuverlässig funktioniert, was ihre Anwendung in der Industrie erleichtert.

"Die neue Technologie, die wir entwickelt haben, verwendet Materialien, die billig und weit verbreitet sind, und die Tags können mit einem einfachen, skalierbaren Prozess hergestellt werden. Unsere Hoffnung ist, dass diese einzigartigen Eigenschaften dazu beitragen können, dass die Technologie in den kommenden Jahren weit verbreitet wird und dazu beiträgt, die Umweltschäden zu reduzieren, die derzeit durch Einweg-RFID-Tags verursacht werden", kommentiert einer der Co-Autoren des Forschungsartikels, Dr. Benjamin Jing von der James Watt School of Engineering, sein Projekt.

Die Autoren des wissenschaftlichen Artikels betonen jedoch, dass weitere Untersuchungen erforderlich sind, um die langfristige Zuverlässigkeit und die möglichen Anwendungsbereiche dieser chip-freien Tags vollständig zu verstehen. Dazu zählen Tests in realen Logistikprozessen sowie eine umfassende Analyse der Übertragungsqualität über größere Distanzen. (mc)

Studie

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