Инновационная команда создает пригодную для вторичной переработки и излечимую электронику для борьбы с электронными отходами

Электроника и датчики INSIDER

(Слева направо) Рави Тутика, Майкл Бартлетт, Джош Ворч и Мэн Цзян тестируют перерабатываемую схему, созданную командами машиностроения и химии. (Изображение:Алекс Пэрриш из Технологического института Вирджинии)

Между обновлениями и поломками мобильных телефонов, планшетов, ноутбуков и бытовой техники столько электронных устройств выбрасывается в мусор, что они получили собственное название:электронные отходы.

Согласно докладу ООН за 2024 год, количество электронных отходов во всем мире за последние 12 лет почти удвоилось, с 34 миллиардов до 62 миллиардов килограммов (что эквивалентно 1,55 миллионам грузовых автомобилей), а к 2030 году, по оценкам, оно достигнет 82 миллиардов килограммов. квартира.

Проще говоря, мы выбрасываем все больше и больше электронных устройств, а переработка не успевает за ними. Но новое исследование в Advanced Materials Две исследовательские группы Технологического института штата Вирджиния предлагают потенциальное решение проблемы электронных отходов:материал, пригодный для вторичной переработки, который может облегчить разборку и повторное использование электроники.

Майкл Бартлетт, доцент кафедры машиностроения, и Джош Ворч, доцент кафедры химии, работают в разных областях, но вместе они создали новый класс материалов для схем. Благодаря значительной работе их команды постдокторантов и аспирантов, в том числе Дон Хэ Хо, Мэн Цзян и Рави Тутика, новые схемы пригодны для вторичной переработки, электропроводны, реконфигурируются и самовосстанавливаются после повреждений. Тем не менее, они сохраняют прочность и долговечность традиционного пластика для печатных плат — характеристики, которые редко встречаются в одном материале.

Новый материал начинается с витримера, динамического полимера, который можно изменить и переработать. Этот универсальный материал сочетается с каплями жидкого металла, которые переносят электрический ток так же, как твердые металлы в традиционной цепи.

Это фундаментально отличающийся подход от других перерабатываемых или гибких электронных устройств. Сочетая высокоэффективные, адаптируемые полимеры с электропроводящими жидкими металлами, новая схема выдерживает множество испытаний.

«Наш материал не похож на обычные электронные композиты», — сказал Бартлетт. "Печатные платы удивительно устойчивы и функциональны. Даже при механической деформации или повреждении они продолжают работать".

Переработка традиционных печатных плат включает в себя несколько энергоемких этапов демонтажа и по-прежнему приводит к образованию большого количества отходов. При этом теряются ценные металлические компоненты на миллиарды долларов. Утилизировать печатную плату команды несложно, и ее можно выполнить несколькими способами.

«Традиционные печатные платы изготавливаются из устойчивых термореактивных материалов, которые невероятно сложно переработать», — сказал Ворч. "Здесь наш динамический композитный материал можно восстановить или изменить форму в случае повреждения путем применения тепла, при этом электрические характеристики не пострадают. Современные печатные платы просто не могут этого сделать".

Печатные платы витримера также можно разобрать по окончании срока службы с помощью щелочного гидролиза, что позволяет восстановить ключевые компоненты, такие как жидкий металл и светодиоды. Полное повторное использование всех компонентов проводящих композитов в замкнутом процессе остается целью будущих исследований.

Хотя, возможно, невозможно ограничить количество электронных устройств, выбрасываемых потребителями во всем мире, эта работа представляет собой ключевой шаг к тому, чтобы больше их не попадало на свалки.

Источник