Τα πρωτότυπα ηλεκτρονικά μπορούν να κατασκευαστούν από ένα πολυμερές που διαλύεται στο νερό όταν είναι καιρός για ανακύκλωση
Zeyu Yan/University of Maryland
Τα ηλεκτρονικά, όπως τα ηχεία Bluetooth μπορούν να εκτυπωθούν 3D από ένα υλικό που διαλύεται σε νερό μέσα σε λίγες ώρες. Αυτό επιτρέπει στους σχεδιαστές να δημιουργούν ταχέως πρωτότυπα, επιτρέπουν την ευκολότερη ανακύκλωση των προκύπτουσας ηλεκτρονικής απόρριψης-και μπορεί ακόμη και να εμπνεύσει πιο βιώσιμες εκδόσεις των ηλεκτρονικών ηλεκτρονικών καταναλωτών.
Οι ερευνητές κατέδειξαν την διαλυτή τεχνολογία σε πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων, οι οποίες περιέχουν τα κρίσιμα εξαρτήματα και την καλωδίωση της σύγχρονης ηλεκτρονικής. Εκατοντάδες εκατομμύρια τυπωμένων κυκλωμάτων κατασκευάζονται κάθε χρόνο για στρατιωτικά αεριωθούμενα αεροσκάφη, αυτοκίνητα, ιατρικά προϊόντα, smartphones και φθηνά παιχνίδια. Αλλά ο κόσμος ανακυκλώνει μόνο ένα κλάσμα αυτών των συσκευών με έναν “πολύ ωμή δύναμη”, με τεμαχισμό τους για να εξαγάγει επαναχρησιμοποιήσιμα υλικά, λέει, λέει Huaishu Peng στο Πανεπιστήμιο του Maryland.
Ο Peng και οι συνάδελφοί του σχεδίασαν 3D εκτυπώσιμες σανίδες με χρήση πολυβινυλικής αλκοόλης, ενός πολυμερούς που μπορεί να διαλύσει στο νερό. Για να σχηματίσουν την καλωδίωση, εισήγαγαν ένα κράμα μετάλλου γαλλίου-ινβίου στα κανάλια του κυκλώματος σε υγρή μορφή. Και τοποθετούσαν με μη αυτόματο τρόπο ηλεκτρονικά εξαρτήματα στον πίνακα. Πρόσθετη κόλλα πολυμερούς εφαρμόστηκε για να σφραγίσει τα κυκλώματα πριν στεγνώσει τη συσκευή για μια ώρα στους 60 ° C.
Χρησιμοποιώντας αυτά τα διοικητικά συμβούλια, οι ερευνητές συναρμολογούσαν εκδόσεις εργασίας ενός ηχείου Bluetooth, ένα παιχνίδι fidget και ένα ηλεκτρονικό πιάτο τριών δακτύλων. Μια μικρή εκτόξευση νερού δεν θα καταστρέψει στιγμιαία τέτοιες συσκευές-αλλά μετά από 36 ώρες σε θερμοκρασία δωματίου 22 ° C νερό, τα μηχανήματα διαλύονται.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές επέλεξαν εύκολα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα και το μεγαλύτερο μέρος του υγρού μετάλλου, τα οποία είχαν σπάσει σε μικρές χάντρες. Μόλις εξατμίστηκαν το νερό, ήταν επίσης σε θέση να ανακτήσουν το 99 % της διαλυμένης πολυβινυλικής αλκοόλης.
Τέτοιες διαλυτές πίνακες κυκλωμάτων θα μπορούσαν να είναι πολύ χρήσιμες όταν οι σχεδιαστές κατασκευάζουν γρήγορα και δοκιμάζουν πρωτότυπα ηλεκτρονικών, επειδή είναι συνήθως δύσκολο να ανακυκλωθούν οι πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων, λέει, λέει Γιασεμί στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο στο Ιλλινόις, ο οποίος έχει κάνει σχετικές έρευνα Κατά την επαναχρησιμοποίηση των υλικών του κυκλώματος. “Εάν είστε πρωτότυπα με ηλεκτρονικά, οι πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων είναι μια μεγάλη πηγή ηλεκτρονικών απόβλητα”, λέει.
2022 Έκθεση των Ηνωμένων Εθνών έδειξε ότι η Ασία δημιούργησε 600.000 τόνους χρησιμοποιημένων πλακιδίων κυκλωμάτων ενώ ανακυκλώνει μόλις το 17 % αυτού του τύπου ηλεκτρονικών αποβλήτων. Η Ευρώπη και η Βόρεια Αμερική δημιούργησαν 300.000 τόνους τυπωμένων κυκλωμάτων, με την Ευρώπη να καταφέρνει να ανακυκλώσει το 61 % αυτών των ηλεκτρονικών αποβλήτων και της Βόρειας Αμερικής 44 %.
Το γεγονός ότι οποιοσδήποτε με τρισδιάστατο εκτυπωτή μπορεί να υιοθετήσει αυτήν την διαλυτή ηλεκτρονική προσέγγιση το καθιστά ιδιαίτερα μοναδικό σε σύγκριση με άλλες βιώσιμες προσπάθειες ηλεκτρονικών ειδών, λέει ο Lu. Κατά τη διάρκεια της χρήσης, προτείνει η Peng, οι συσκευές θα μπορούσαν να προστατευθούν περαιτέρω με προσωρινές αδιάβροχες περιπτώσεις.
Ωστόσο, η περιορισμένη ανθεκτικότητα των κυκλωμάτων των κυκλωμάτων καθιστά σήμερα τα διαλυτά ηλεκτρονικά προσαρμοσμένα για το γρήγορο πρωτότυπο των σχεδίων, αντί για την μαζική κατασκευή τελικών προϊόντων ηλεκτρονικών, λέει η LU.
Ο Peng και οι συνάδελφοί του δεν έχουν αποκλείσει τη μαζική παραγωγή – επικοινωνούν με τους παραγωγούς του Circuit Board για να διερευνήσουν πώς θα μπορούσε να λειτουργήσει αυτό. Αλλά προς το παρόν, ο Peng σχεδιάζει τους φοιτητές του να επωφεληθούν από την τεχνική για γρήγορη πρωτότυπα και επαναχρησιμοποίηση.
“Συνήθως πρέπει να αναθέσετε σε εργοστάσια για να φτιάξετε το Circuit Board, και αυτό μπορεί να χρειαστεί εβδομάδες για να στείλει”, λέει. “Εδώ σχεδιάζετε κάτι, εκτυπώστε μέσα σε 30 λεπτά και στη συνέχεια έχετε ένα κύκλωμα – και αν δεν λειτουργεί, το διαλύετε στο νερό για νέα πράγματα.”
Θέματα:
