O nouă placă de circuit de auto-vindecare și reconfigurabilă poate rezista la daune grele și încă funcționează eficient, spun oamenii de știință. Poate fi chiar reciclat complet odată ce ajunge la sfârșitul vieții sale.
Noua descoperire este datorată unui material numit vitrimer, un polimer special capabil să rămână rigid și durabil la temperaturi normale, dar maleabil și remobilat la temperaturi mai ridicate. Oamenii de știință și -au prezentat concluziile într -un nou studiu publicat la 1 iunie în Jurnal Materiale avansate.
Plăcile de circuit sunt construite în mod tradițional cu termosete, cum ar fi rășini de silicon sau epoxidice, un tip de plastic care devine permanent rigid și greu după ce a fost vindecat căldură. Dar VitRerMer poate fi modificat prin reaplicarea căldurii, ceea ce înseamnă că plăcile de circuit pot fi adaptate în configurații complet noi.
Utilizarea Vitrimer permite, de asemenea, repararea plăcilor de circuit dacă sunt deteriorate, ceea ce le face ușor de descompus și de a recupera materialele.
„Materialul nostru este spre deosebire de compozitele electronice convenționale”, a spus Michael Bartlettun profesor asociat de inginerie mecanică la Virginia Tech care a co-condus studiul, într-un declaraţie. “Plăcile de circuit sunt remarcabil de rezistente și funcționale. Chiar și sub deformare mecanică sau deteriorare, funcționează în continuare.”
Cercetătorii au folosit o mașină de testare universală, o mașină care trage sau comprimă un material pentru a -și măsura tulpina la pauză (cât un material se întinde înainte de a se rupe), pentru a evalua noul material.
Adăugând doar 5% în volum de picături de metal lichid la vitrimer a dublat aproximativ tulpina la pauză versus vitrimer singur.
Echipa a folosit, de asemenea, un dispozitiv numit reometru, care măsoară fluxul și comportamentul de deformare al materialelor, pentru a testa materialul infuzat cu metal lichid.
Aceștia au aplicat deformarea de 1% la temperaturi între 170 ° C și 200 ° C și au descoperit că vitrimerul a fost capabil să se „relaxeze” înapoi la starea inițială, ceea ce termosetele tradiționale sunt incapabile să facă.
„Plăcile de circuit moderne simple nu pot face acest lucru”
VitRerMer este amestecat cu picături de metal lichid, care reproduc funcția firelor de metal rigide în plăcile de circuit tradiționale, permițând conductivitatea. Materialul rezultat este atât de conductiv, încât doar 5% din amestec trebuie să fie metal lichid, au spus oamenii de știință.
Acesta combină cele mai bune calități ale termosetelor tradiționale, care sunt puternice mecanic și rezistente din punct de vedere chimic, cu reconfigurabilitatea și reciclabilitatea termoplasticelor.
Noul tip de placă de circuit poate rămâne pe deplin operațional, în ciuda stresului, deformării semnificative și a „transformărilor de memorie de formă declanșată termic”, au spus oamenii de știință.
Oamenii de știință au proiectat noua placă de circuit pentru a combate creșterea deșeurilor electronice. În prezent, electronica, inclusiv plăcile de circuit, sunt aruncate din cauza deteriorării sau a dificultăților în recuperarea materialelor.
Deșeurile electronice s -au dublat în ultimii 12 ani, potrivit unui 2024 Raport de la Națiunile Unitede la 34 de miliarde de kilograme la 62 miliarde kg.
În prezent, doar un procent mic de plăci de circuit aruncate, cum ar fi electrozii de aur sau selectați alte minerale și metale prețioase, sunt recuperate în timpul procesului de reciclare, care implică un tratament chimic care implică acizi puternici.
Deoarece materialul de bază al majorității plăcilor este compozite de înaltă performanță, cu materiale plastice de termozetare ne-reciclabile, cum ar fi foi de fibră de sticlă laminate epoxidice, majoritatea materialului aruncat se termină în depozitele de deșeuri.
“Plăcile de circuit tradiționale sunt fabricate din termosete permanente care sunt incredibil de dificil de reciclat”. Josh Worchun profesor asistent de chimie la Virginia Tech și autorul co-conducător al studiului, a declarat într-un declaraţie.
“Aici, materialul nostru compozit dinamic poate fi vindecat sau remodelat dacă este deteriorat prin aplicarea căldurii, iar performanța electrică nu va suferi. Plăcile de circuit moderne pur și simplu nu pot face acest lucru.”
În timp ce echipa a recunoscut că este necesară o muncă suplimentară pentru a permite recuperarea unui procent mai mare din unele materiale, ei au spus că munca lor a reprezentat un pas important înainte în crearea unei economii circulare pentru materiale electronice de bază din dispozitivele de zi cu zi de la telefoane mobile și laptopuri la purtabile și televizoare.
Comentarii recente