Самовосстанавливающиеся печатные платы предлагают новый путь к сокращению глобальных электронных отходов

В результате модернизации и поломок мобильных телефонов, планшетов, ноутбуков и бытовой техники так много электроники оказывается в мусоре, что у нее появилось собственное название: электронные отходы.

Согласно отчету Организации Объединенных Наций за 2024 год, за последние 12 лет объем электронных отходов во всем мире почти удвоился — с 34 миллиардов до 62 миллиардов килограммов, что эквивалентно 1,55 миллиона грузовых автомобилей, — и, по оценкам, к 2030 году он достигнет 82 миллиардов килограммов. Ожидается, что всего 13,8 миллиарда килограммов — около 20% от общего числа — будут переработаны, и, по прогнозам, этот показатель останется неизменным.

Проще говоря, мы выбрасываем все больше и больше электроники, а переработка не поспевает за ней. Но исследование в Advanced Materials, проведенное двумя исследовательскими группами Virginia Tech, предлагает потенциальное решение проблемы электронных отходов: перерабатываемый материал , который может облегчить разборку и повторное использование электроники.

У химии и инженерии есть ответ

Майкл Бартлетт, доцент кафедры машиностроения, и Джош Ворч, доцент кафедры химии, представляют разные области, но вместе они создали новый класс материалов для схем.

Благодаря значительной работе их команды исследователей-постдоков и аспирантов, включая Донг Хэ Хо, Мэн Цзяна и Рави Тутику, новые схемы являются перерабатываемыми, электропроводящими, реконфигурируемыми и самовосстанавливающимися после повреждения. При этом они сохраняют прочность и долговечность традиционных пластиков для печатных плат — характеристики, которые редко встречаются вместе в одном материале .

Новый материал начинается с витримера, динамического полимера, который можно переформовывать и перерабатывать. Этот универсальный материал сочетается с каплями жидкого металла , которые выполняют работу по переносу электрического тока , как это делают жесткие металлы в традиционной схеме.

Это принципиально иной подход, нежели другая перерабатываемая или гибкая электроника. Благодаря сочетанию высокопроизводительных, адаптивных полимеров с электропроводящими жидкими металлами новая схема выдерживает множество испытаний.

«Наш материал не похож на обычные электронные композиты», — сказал Бартлетт. « Печатные платы удивительно упругие и функциональные. Даже при механической деформации или повреждении они продолжают работать».

Вторая жизнь

Переработка традиционных печатных плат включает несколько энергоемких этапов деконструкции и все еще дает большие объемы отходов. В этом процессе теряются миллиарды долларов ценных металлических компонентов.

Переработка печатной платы команды — простой процесс, который можно осуществить несколькими способами.

«Традиционные печатные платы изготавливаются из постоянных термореактивных материалов, которые невероятно трудно перерабатывать», — сказал Ворч. «Здесь наш динамический композитный материал может быть вылечен или переформирован в случае повреждения путем применения тепла, и электрические характеристики не пострадают. Современные печатные платы просто не могут этого сделать».

Печатные платы Vitrimer также могут быть деконструированы в конце срока службы с использованием щелочного гидролиза, что позволяет извлекать ключевые компоненты, такие как жидкий металл и светодиоды. Полное повторное использование всех компонентов проводящих композитов в замкнутом цикле процесса остается целью будущих исследований.

Хотя сократить количество электронных устройств, выбрасываемых потребителями во всем мире, возможно, и невозможно, эта работа представляет собой важный шаг на пути к предотвращению попадания большего количества электронных устройств на свалки.

Источник: https://techxplore.com/news/2025-06-circuit-boards-path-global.html