Исследователи демонстрируют методику переработки нанопроводов в электронике

Исследователи из Университета штата Северная Каролина продемонстрировали недорогой метод извлечения нанопроволок из электронных устройств, срок службы которых исчерпан, а затем использования этих нанопроволок в новых устройствах. Эта работа – шаг к более экологичной электронике.


«Существует большой интерес к переработке электронных материалов, потому что мы хотим как сократить количество электронных отходов, так и максимально увеличить использование редких или дорогостоящих материалов», – говорит Юйюань Лю, первый автор статьи о работе и доктор философии. . студент NC State. «Мы продемонстрировали подход, который позволяет нам перерабатывать нанопровода, и который, как мы думаем, может быть распространен на другие наноматериалы, включая наноматериалы, содержащие благородные и редкоземельные элементы».

«Наша технология отличается от обычной», – говорит Юн Чжу, автор статьи и заслуженный профессор механической и аэрокосмической техники штата Северная Каролина Эндрю А. Адамс. «Когда вы думаете о переработке стеклянной бутылки, она полностью расплавляется перед использованием для создания другого стеклянного объекта. В нашем подходе сеть из серебряных нанопроволок отделяется от остальных материалов в устройстве. Затем эта сеть разбирается на набор отдельных серебряных нанопроволок в растворе. Эти нанопровода затем можно использовать для создания новой сети и включить в новый датчик или другие устройства ».

Новый метод утилизации учитывает весь жизненный цикл устройства. Первым шагом является разработка устройств с использованием полимеров, растворимых в растворителях, которые также не растворяют нанопроволоки. После использования устройства полимерная матрица, содержащая серебряные нанопроволоки, растворяется, оставляя сеть нанопроволок. Затем сеть помещают в отдельный растворитель и обрабатывают ультразвуком. Это рассеивает нанопроволоки, отделяя их от сети.

В ходе демонстрации концепции исследователи создали носимый патч датчика здоровья, который можно использовать для отслеживания температуры и гидратации пациента. Датчик состоял из сеток из серебряных нанопроволок, залитых в полимерный материал. Исследователи протестировали датчики, чтобы убедиться, что они полностью работоспособны. После использования пластырь датчика обычно выбрасывается.

Но для своей демонстрации исследователи растворили полимер в воде, удалили сеть нанопроволоки, разбили ее на набор отдельных нанопроволок, а затем использовали эти нанопровода для создания совершенно нового носимого датчика. Хотя после каждого «жизненного цикла» свойств сети из нанопроводов наблюдалось незначительное ухудшение, исследователи обнаружили, что нанопроволоки можно повторно использовать четыре раза без ущерба для характеристик датчика.

После четырех жизненных циклов вы можете улучшить производительность сети из нанопроволоки, добавив в нее новые серебряные нанопроволоки.

«Используя наш подход, вы получите гораздо больше пользы от нанопроволоки», – говорит Чжу. «И даже после того, как нанопроволоки много раз ломались до такой степени, что их нельзя было повторно использовать, мы все равно можем использовать их в качестве сырья для традиционной переработки. Это огромное сокращение отходов».

Одним из ключей к процессу рециркуляции является определение растворителя с низким поверхностным натяжением для использования при разрушении сети нанопроволоки.