На фоне этого глобального дисбаланса между утилизацией и потреблением ученые из Технологического института Вирджинии (Virginia Tech) представили потенциальное решение. Команды под руководством Майкла Бартлетта, доцента кафедры машиностроения, и Джоша Ворча, доцента химического факультета, разработали новый тип материала для печатных плат, который можно перерабатывать, модифицировать и восстанавливать после повреждений.
Ключевая особенность новой разработки заключается в сочетании динамического полимера, известного как витример, и капель жидкого металла, выполняющих роль проводника электричества. Такое решение позволяет добиться одновременно прочности, устойчивости и функциональности, характерных для традиционных пластиковых компонентов электроники, при этом обеспечивая возможность их переработки.
Материал был создан при участии аспирантов и постдоков, включая Дон Хэ Хо, Мэна Цзяна и Рави Тутику. Разработанные ими схемы остаются работоспособными даже после механических повреждений или деформаций.
— Наш материал принципиально отличается от традиционных композитов, используемых в электронике, — отметил Бартлетт. — Даже если цепь повреждена, она продолжает функционировать.
Проблема утилизации современных печатных плат заключается в том, что они изготавливаются из термореактивных полимеров, практически не поддающихся переработке. По словам Джоша Ворча, созданный ими композитный материал можно восстановить или изменить его форму с помощью нагрева, без ущерба для проводящих свойств. Такая возможность открывает путь к созданию электроники нового поколения — не только функциональной, но и устойчивой с точки зрения ресурсообращения.
Еще одним преимуществом витримерных плат является возможность их разборки по завершении срока службы. С помощью щелочного гидролиза можно выделить жидкий металл и светодиоды для повторного использования. Полный замкнутый цикл пока остается в перспективных целях дальнейших исследований, однако промежуточные результаты уже демонстрируют высокий потенциал.
Отметим. что ежегодно во всем мире выбрасываются миллионы электронных устройств — от смартфонов и планшетов до ноутбуков и бытовой техники. Этот стремительно растущий поток отходов получил собственное название — электронный мусор, или e-waste. Согласно докладу ООН за 2024 год, за последние 12 лет объем e-waste почти удвоился: с 34 до 62 миллиардов килограммов, что эквивалентно более полутора миллионам грузовиков. К 2030 году прогнозируется рост до 82 миллиардов. При этом лишь 20% от общего объема — около 13,8 миллиарда килограммов — будет переработано. Эта цифра, как подчеркивают аналитики, останется практически неизменной, несмотря на рост общего объема отходов.
Несмотря на то, что объем производимых и выбрасываемых электронных устройств в ближайшие годы, вероятно, будет только расти, разработка американских ученых дает надежду на снижение доли e-waste, оказывающего давление на экосистему. Новые материалы и подходы к проектированию схем могут стать значимым вкладом в движение к циркулярной экономике в сфере электроники.
