Mokslininkai pademonstravo tirpstančią technologiją mikroschemų plokštėse, kuriose yra svarbiausi šiuolaikinės elektronikos komponentai ir laidai. Kasmet pagaminama šimtai milijonų mikroschemų, skirtų kariniams naikintuvams, automobiliams, medicinos prietaisams, išmaniesiems telefonams ir pigiems žaislams. Tačiau pasaulis perdirba tik nedidelę dalį šių prietaisų „labai grubiu būdu“ – juos susmulkindamas, kad išgautų pakartotinai naudojamas medžiagas, sako Huaishu Peng iš Merilendo universiteto (JAV).
H. Peng ir jo kolegos suprojektavo 3D spausdintas plokštes, naudodami polivinilo alkoholį– polimerą, kuris tirpsta vandenyje. Norėdami suformuoti laidus, tyrėjai į plokštės kanalus įšvirkštė skystos formos galio-indžio metalo lydinį. Elektroninius komponentus jie ant plokštės uždėjo rankiniu būdu. Prieš džiovinant prietaisą valandą 60 °C temperatūroje, jis buvo užteptas papildomas polimerinis klijais, kad užsandarintų grandines.
Naudodami šias plokštes, mokslininkai surinko veikiančias „Bluetooth“ garsiakalbio, elektroninio žaislo ir elektroninio tripirščio griebtuvo versijas. Nedidelis vandens lašas tokių prietaisų iš karto nesunaikina – tačiau po 36 valandų kambario temperatūros (22 °C) vandenyje prietaisai ištirpo.
Tada mokslininkai lengvai išrinko elektroninius komponentus – ir didžiąją dalį skysto metalo, kuris susiskaidė į mažus rutuliukus. Išgarinus vandenį, jie taip pat sugebėjo atgauti 99 procentus ištirpusio polivinilo alkoholio.
Tokios tirpiosios plokštės gali būti labai naudingos, kai dizaineriai kuria ir testuoja elektronikos prototipus – nes paprastai sunku perdirbti spausdintas plokštes, sako Jasmine Lu iš Čikagos universiteto (JAV), kuri atliko susijusius tyrimus apie plokščių medžiagų pakartotinį naudojimą. „Jei kuriate elektronikos prototipus, spausdintos plokštės yra didelis elektroninių atliekų šaltinis“, – sako ji.
2022 m. Jungtinių Tautų ataskaita parodė, kad Azija pagamino 600 000 tonų panaudotų plokščių, o perdirbo tik 17 proc. šio tipo elektroninių atliekų. Europa ir Šiaurės Amerika pagamino po 300 000 tonų spausdintinių plokščių, o Europa sugebėjo perdirbti 61 proc. šių elektroninių atliekų. Šiaurės Amerika – 44 proc.
J. Lu teigia, kad tai, jog bet kas, turintis 3D spausdintuvą, gali pritaikyti šį tirpstančios elektronikos metodą, kas daro jį ypač unikaliu – palyginti su kitomis tvariomis elektronikos iniciatyvomis. H. Peng siūlo, kad naudojimo metu prietaisus būtų galima papildomai apsaugoti laikinais vandeniui atspariais dėklais.
Tačiau J. Lu teigimu, dėl riboto plokščiųjų spausdintinių plokščių patvarumo, tirpstanti elektronika šiuo metu labiau tinka greitam prototipų kūrimui, o ne galutinių elektronikos produktų masinei gamybai.
H. Peng ir jo kolegos neatmeta masinės gamybos galimybės – jie susisiekė su spausdintinių plokščių gamintojais, kad išsiaiškintų, kaip tai galėtų veikti. Tačiau kol kas mokslininkė planuoja, kad jo universiteto studentai pasinaudos šia technika greitam prototipų kūrimui ir pakartotiniam naudojimui.
„Paprastai grandynų plokštes reikia užsakyti gamyklose, o jų pristatymas gali užtrukti kelias savaites, – sako ji. – Čia jūs suprojektuojate kažką, per 30 minučių atspausdinate ir turite grandyną – o jei jis neveikia, ištirpinate jį vandenyje ir galite kurti naujus dalykus.“
Tyrimas paskelbtas žurnale „ACM Symposium on User Interface Software and Technology“.
Parengta pagal „New Scientist“.