Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета в Беркли (США) разработали и продемонстрировали печатные платы для электроники, которые при утилизации разлагаются на материалы, на 100% пригодные для вторичной переработки. Об этом сообщает интернет-издание New Atlas. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Старую электронику сложно перерабатывать, а это означает, что она засоряет свалки и нередко образует токсичные химические вещества, в то же время скрывая в себе ценные металлы, в том числе золото и серебро. Теперь ученые из Беркли в Калифорнии создали печатные платы, которые при невозможности дальнейшей эксплуатации можно разлагать на материалы, пригодные для повторного использования.
Такое решение может не только помочь сократить количество электронных отходов, но и послужить сырьем для изготовления различных электронных устройств, включая сенсорные датчики в человеческом теле или окружающей среде, которые смогут безвредно разлагаться после завершения своей работы.
Новая разработка основана на предыдущем проекте исследовательской группы, в рамках которого ученые создали биоразлагаемые пластмассы со встроенными ферментами, способными разрушать полимерные цепи материала в горячей воде или в почве, разлагая пластик за считанные дни. Молекула под названием RHP распределяет такие ферменты по кластерам внутри пластика, что не дает им слишком рано разрушить материал.
На этот раз исследователи изменили «рецепт», использовав смеси из недорогих ферментов, чтобы оптимизировать производство и снизить затраты. Они использовали свой биоразлагаемый пластик в качестве подложки и напечатали на нем электронные микросхемы, сделанные из проводящих чернил.
Каждая полученная таким способом печатная плата для электроники состоит из серебряных хлопьев или частиц сажи (для обеспечения электропроводности), полиэфирных связующих (которые удерживают вместе всю конструкцию) и «коктейлей» ферментов, которые в конечном итоге разрушают связующие и все изделие в целом по истечении его срока работоспособности.
Исследователи протестировали весь жизненный цикл своих новых микросхем. Сначала те семь месяцев хранились в ящике стола в нормальных комнатных условиях, подвергаясь повседневным колебаниям температуры и влажности. Затем через платы в течение месяца непрерывно пропускали электрический ток. Эти тесты показали, что изделия после хранения работали так же хорошо, как и совершенно новые, – то есть они не начали преждевременно деградировать.
Наконец, исследователи проверили биоразлагаемость печатных плат. Они оставили их в теплой воде на несколько дней и обнаружили, что в течение 72 часов частицы серебра отделились от полимеров, которые при этом распались на мономеры. Ученые считают, что таким способом можно переработать до 94% серебра, а также все получившиеся мономеры.
Исследовательская группа из Беркли также протестировала биоразлагаемые проводящие чернила на ряде других материалов, таких как гибкий пластик и ткань, и обнаружила, что они по-прежнему работают как микросхема во всех случаях.
По словам разработчиков, их биоразлагаемые печатные платы для электроники могут стать весьма полезным и эффективным решением для создания новых типов носимых устройств. В качестве следующего шага для своей работы исследовательская группа наметила создание на 100% биоразлагаемого полноценного микрочипа.