Le chercheur Junpyo Kwon tient un échantillon du circuit électronique biodégradable de l’équipe.
Les vieux appareils électroniques sont difficiles à recycler, car ils encombrent les décharges et emprisonnent des métaux précieux. Des scientifiques viennent de démontrer que les circuits imprimés peuvent être dégradés à la demande et que leurs matériaux peuvent être réutilisés.
Alors que beaucoup d’entre nous courent après l’excitation d’un nouveau téléphone tous les ans ou tous les deux ans, le problème des déchets électroniques ne fait que croître. Beaucoup de ces appareils ne sont pas conçus pour être recyclés et il est difficile d’en extraire les métaux précieux comme l’or et l’argent pour les réutiliser. Au lieu de cela, la plupart de ces déchets électroniques finissent dans des décharges, où ils peuvent libérer des produits chimiques toxiques dans l’environnement.
Un domaine de recherche en plein essor est celui de l’électronique transitoire, c’est-à-dire celle qui se dégrade après un certain temps ou lorsqu’elle est soumise à un déclencheur spécifique comme la chaleur ou l’eau. Ces dispositifs pourraient non seulement contribuer à réduire les déchets électroniques, mais aussi permettre la mise en place de capteurs dans le corps humain ou dans l’environnement qui pourraient se biodégrader une fois leur travail terminé.
Pour cette nouvelle étude, des chercheurs du Berkeley Lab et de l’UC Berkeley ont mis au point et démontré des circuits imprimés qui peuvent se décomposer à la demande en matériaux réutilisables, notamment en métaux précieux.
La nouvelle conception s’appuie sur les travaux précédents de l’équipe, qui a créé des plastiques biodégradables avec des enzymes intégrées qui brisent les chaînes de polymères du matériau dans l’eau chaude ou dans le sol, dégradant le plastique en quelques jours. Une molécule appelée RHP disperse les enzymes en grappes dans le plastique, ce qui les empêche de détruire le matériau trop tôt.
Cette fois, les chercheurs ont modifié la recette pour utiliser des cocktails d’enzymes peu coûteux, afin de rationaliser la production et de réduire les coûts. Ils ont utilisé leur plastique biodégradable comme substrat, sur lequel ils ont imprimé des circuits électroniques faits d’une encre conductrice. Celle-ci est composée de paillettes d’argent ou de particules de noir de carbone pour assurer la conductivité électrique, de liants en polyester qui maintiennent l’ensemble, et de cocktails d’enzymes qui finissent par démêler le tout en dégradant les liants.
L’équipe a testé l’ensemble du cycle de vie proposé pour les circuits. Ils les ont d’abord stockés dans un tiroir pendant sept mois dans des conditions normales, exposés aux fluctuations quotidiennes de température et d’humidité. Ils ont ensuite fait passer un courant électrique à travers eux en continu pendant un mois. Selon l’équipe, les circuits stockés fonctionnaient aussi bien que des circuits neufs, ce qui indique qu’ils n’avaient pas commencé à se dégrader prématurément.
Enfin, les chercheurs ont testé leur biodégradabilité. Ils les ont laissés reposer dans de l’eau chaude pendant quelques jours et ont constaté qu’en 72 heures, les particules d’argent s’étaient séparées des polymères, qui s’étaient décomposés en monomères. Selon l’équipe, 94 % de l’argent pourrait être recyclé, tout comme les monomères.
L’équipe a également testé l’encre biodégradable et conductrice sur une série d’autres matériaux, comme le plastique souple et le tissu, et a constaté qu’elle fonctionnait toujours comme un circuit dans tous les cas. Elle pourrait donc être utile pour les objets portables. Selon l’équipe, les prochaines étapes consisteront à créer une micropuce entière qui soit biodégradable.
https://newscenter.lbl.gov/2022/08/29/biodegradable-printed-circuit/
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202202177
