Команда дослідників розробила новаторські біологічно розкладані плати, які мають розв’язувати проблему електронних відходів і можуть прокласти шлях для майбутнього, в якому електроніку можна буде повністю утилізувати.
Електроніка, викинута на смітник – мобільні телефони, лептопи та планшети – стає все більш потужним джерелом так званих «електронних відходів», оскільки її компоненти зазвичай проблематично переробляти й при цьому вони не розкладаються природним шляхом. багатообіцяльним методом зменшення електронних відходів є розробка технології виготовлення компонентів електроніки із використанням відновлюваних ресурсів, які можна легко і відповідально утилізувати.
Нове дослідження, опубліковане в ACS Applied Materials & Interfaces і профінансоване Національним науковим фондом, описує модель інноваційної друкованої плати, що складається з аркуша паперу з повністю інтегрованими електричними компонентами, які можна спалити або залишити розкладатися в ґрунті. Інновація потенційно здатна залишити електронне забруднення в минулому.
Підписуйтесь на Mediasat в Telegram: тут найцікавіші новини зі світу технологій
Глобальний ландшафт електронних відходів
За приблизними розрахунками Форуму WEEE, у 2021 році загальні обсяги електронного сміття у цілому світі склали 57.4 мільйона тонн – це більше, ніж вага Великої китайської стіни – найважчого штучного об’єкта на Землі. І це значне зростання порівняно з 53.6 мільйона тонн у 2019 році та збільшенням на 21% з 2014 року. При цьому, за прогнозами експертів, до 2030 року обсяги електронних відходів перевищать 74 мільйони тонн.
У самих лише Сполучених Штатах, де щороку на перероблення йде понад 151 мільйон мобільних телефонів, приблизно 416 000 одиниць щодня продовжують викидатися та спалюватися, або відвозяться на сміттєзвалище. При цьому 40% важких металів на звалищах США потрапляють туди у складі електронних відходів.
Більшість малих електронних пристроїв мають всередині друковані плати, що виготовляються зі скляних волокон, смол і металевих дротів. На жаль, ці друковані плати важко переробляти, при цьому вони зазвичай є громіздкими, що робить їх непридатними для використання в медичних пристроях на місці догляду, моніторах навколишнього середовища або персональних переносних пристроях.
Багатообіцяльною альтернативою, що може розв’язувати цю проблему, є друковані плати на паперовій основі, які легше утилізувати, до того ж вони дешевші та гнучкіші. Однак, наразі виготовлення цих друкованих плат передбачає наявність спеціального паперу або традиційних металевих електричних компонентів, розміщених на аркуші паперу.
Розробка друкованих плат нового типу
Аби подолати ці недоліки, дослідники вирішили створити просту у виготовленні друковану плату, в якій усі електронні компоненти повністю інтегровано в саму плату. Команда розробила схему типу підсилювача на паперовій основі, яка містить резистори, конденсатори та транзистор. Техніку створення вчені вирішили назвати Papertronic.
Вони почали з того, що використали віск для друку каналів на аркуші паперу за простим шаблоном. Після того, як віск був розплавлений і ним був просякнутий папір, дослідники надрукували напівпровідникові та провідникові доріжки, які згодом просочилися в місця, не заблоковані воском. Далі вони надрукували додаткові провідникові металеві компоненти та налили на плату електроліт на основі ґелю.
Після цього дослідники провели тести роботи резистора, конденсатора та транзистора, продемонструвавши, що вони працювали правильно. Створена у такий спосіб друкована плата лишалася дуже гнучкою навіть після додавання в неї всіх компонентів.
І, врешті, аби продемонструвати утилізацію плати, команда показала, як весь пристрій швидко згорає, перетворюючись на попіл, під дією вогню. Вчені вважають, що їхня розробка – це значний крок на шляху до створення електроніки, яку можна повністю утилізувати, і важливий внесок у зменшення електронних відходів.
