Les appareils électroniques qui se dissolvent dans l'eau pourraient faciliter la création et le recyclage des prototypes de technologie – et ils pourraient même inspirer des appareils commerciaux plus durables
L'électronique prototype peut être fabriquée à partir d'un polymère qui se dissout dans l'eau quand il est temps de recycler
L'électronique telle que les haut-parleurs Bluetooth peut être imprimée en 3D à partir d'un matériau qui se dissout dans l'eau en quelques heures. Cela permet aux concepteurs de créer rapidement des prototypes, permet un recyclage plus facile des déchets électroniques résultants – et peut même inspirer des versions plus durables de l'électronique grand public fabriquée en masse.
Les chercheurs ont démontré la technologie dissouvable dans les circuits imprimés, qui contiennent les composants cruciaux et le câblage de l'électronique moderne. Des centaines de millions de circuits imprimés sont fabriqués chaque année pour les avions de chasse militaires, les voitures, les dispositifs médicaux, les smartphones et les jouets bon marché. Mais le monde ne recycle qu'une fraction de ces appareils d'une «manière très brute», en les déchiquetant pour extraire des matériaux réutilisables, explique Huaishu Peng à l'Université du Maryland.
Peng et ses collègues ont conçu des circuits imprimés 3D à l'aide d'alcool polyvinylique, un polymère qui peut se dissoudre dans l'eau. Pour former le câblage, ils ont injecté un alliage métallique de gallium-indium dans les canaux de la carte de circuit imprimé sous forme liquide. Et ils ont placé manuellement des composants électroniques sur la planche. Une colle en polymère supplémentaire a été appliquée pour sceller les circuits avant de sécher l'appareil pendant une heure à 60 ° C.
À l'aide de ces conseils, les chercheurs ont assemblé des versions de travail d'un haut-parleur Bluetooth, un jouet fidget et une pince électronique à trois doigts. Un peu d'eau d'eau ne détruira pas instantanément de tels dispositifs – mais après 36 heures dans l'eau à température ambiante à 22 ° C, les machines se sont dissoutes.
Ensuite, les chercheurs ont facilement choisi les composants électroniques et la plupart du métal liquide, qui s'étaient divisés en petites perles. Une fois qu'ils ont évaporé l'eau, ils ont également pu récupérer 99% de l'alcool polyvinylique dissous.
De telles cartes de circuits imprimées pourraient être très utiles lorsque les concepteurs construisent rapidement et testent des prototypes électroniques, car il est généralement difficile de recycler les circuits imprimés, explique Jasmine Lu à l'Université de Chicago dans l'Illinois, qui a effectué des recherches connexes sur la réutilisation des matériaux de cartes de circuit. «Si vous prototypage avec l'électronique, les circuits imprimés sont une grande source de déchets électroniques», dit-elle.
Un rapport de 2022 Nations Unies a montré que l'Asie avait généré 600 000 tonnes de circuits imprimés utilisés tout en recyclant seulement 17% de ce type de déchets électroniques. L'Europe et l'Amérique du Nord ont généré 300 000 tonnes de circuits imprimés chacun, l'Europe parvenant à recycler 61% de ces déchets électroniques et en Amérique du Nord à 44%.
Le fait que toute personne ayant une imprimante 3D puisse adopter cette approche électronique dissous le rend particulièrement unique par rapport à d'autres efforts d'électronique durable, explique Lu. Pendant l'utilisation, suggère Peng, les appareils pourraient être protégés davantage avec des cas imperméables temporaires.
Mais la durabilité limitée des circuits imprimés rend actuellement l'électronique dissous mieux adaptée au prototypage rapide des conceptions, plutôt qu'à la fabrication de masse de produits électroniques finis, explique Lu.
Peng et ses collègues n'ont pas exclu la fabrication de masse – ils contactent les producteurs de circuits imprimés pour explorer comment cela pourrait fonctionner. Mais pour l'instant, Peng prévoit que ses étudiants universitaires profitent de la technique pour le prototypage rapide et la réutilisation.
«Vous devez généralement externaliser dans les usines pour fabriquer le circuit imprimé, et cela peut prendre des semaines à expédier», dit-il. « Ici, vous concevez quelque chose, imprimez dans les 30 minutes, puis vous avez un circuit – et si cela ne fonctionne pas, vous le dissolvez dans l'eau pour de nouvelles choses. »
