Novi kompozitni materijal od „tečnog metala“ omogućava reciklažu, fleksibilnost i rekonfiguraciju elektronike

Gomilanje elektronskog otpada širom sveta je mnogo brže nego napori u cilju reciklaže, delom zato što je veoma skupo i potrebno je mnogo vremena da se dođe do korisnih materijala iz bačenih uređaja.

Kad se ne procesuira pravilno, istrošena elektronika može izložiti radnike i životnu sredinu olovu, živi i drugim otrovnim hemikalijama. Bez sistemskih promena, naša globalna želja za elektronikom mogla bi proizvesti 60 miliona tona elektronskog otpada godišnje do 2030.

Preporučujemo

Ovaj problem je inspirisao naučnike sa Univerziteta Vašington da kreiraju lako reciklabilan materijal koji bi jednog dana mogao zameniti mnoge tradicionalne elektronske ploče, temelj većine elektronskih uređaja. Novi materijal je fleksibilan, samoobnavljajući i može biti provodan bez dodatnih komponenti.

Ove odlike bi mogle pomoći u proizvodnji održivije generacije nosive elektronike, meke robotike itd.

„Stvorili smo mnogo funkcionalnosti u jednom materijalu,“ kažu inženjeri sa Univerziteta Vašington. „Naš cilj je da napravimo široko upotrebljivu platformu za fleksibilne, ponovno upotrebljive uređaje“.

Konvencionalne elektronske ploče provode električne signale kroz metalne provodnike koji su pričvršćeni na tvrdu ploču, obično napravljenu od fiberglasa i smole. Nasuprot tome, novi materijal je mekan i rastegljiv kompozit od reciklabilnog polimera sa mikroskopskim kapljicama tečne metalne legure na bazi galijuma.

Električno kolo se može kreirati na ovom kompozitu putem laganog ocrtavanja obrasca na površini, što povezuje susedne ugrađene kapljice i omogućava protok struje. Ostatak materijala ostaje električno izolirajući.

Istraživači eksperimentišu sa polimerima prožetim tečnim metalom od 2019. godine – koristeći mašinsko učenje za istraživanje različitih varijanti kompozita. Pokazalo se da je to obećavajuća klasa materijala, ali je rastuća cena tečnog metala skrenula fokus na ponovnu upotrebu.

Novi kompozit ima nekoliko prednosti. Polimer sa kapljicama tečnog metala je i dalje rastegljiv i jak, ali se može razgraditi jednostavnim hemijskim procesom, oslobađajući metal za ponovnu upotrebu. Istraživači su u eksperimentima dobili 94% metala iz svojih uzoraka.

Kompozit takođe ima samoobnavljajuće odlike. Korisnici mogu iseći materijal na komade, prerasporediti ih i ponovo spojiti koristeći samo toplotu i pritisak. Električno kolo isečeno na ovaj način će i dalje funkcionisati kad se ponovo poveže u novoj konfiguraciji.

Istraživači predviđaju novi talas elektronike napravljene sa ovakvim kompozitima, ali i novi model upotrebe i ponovne upotrebe. Umesto masovne proizvodnje uređaja i njihovog kasnijeg bacanja, mogli bismo dizajnirati uređaje i njihove komponente tako da se koriste, popravljaju, rekonfigurišu i na kraju recikliraju.

„Pokušavamo da promenimo stvari sad kako bismo oblikovali budućnost fleksibilne i nosive elektronike. Ne možemo napraviti sve te uređaje, a onda smišljati kako da ih recikliramo. Tako smo i došli do problema sa elektronskim otpadom. Želimo da rešavamo taj problem od samog početka“.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)