Suda çözünen elektronik cihazlar, teknoloji prototiplerini oluşturmayı ve geri dönüştürmeyi kolaylaştırabilir ve hatta daha sürdürülebilir ticari cihazlara ilham verebilirler
Prototip elektroniği, geri dönüşüm zamanı geldiğinde suda çözünen bir polimerden yapılabilir
Bluetooth hoparlörler gibi elektronikler, saatler içinde suda çözünen bir malzemeden 3D baskılanabilir. Bu, tasarımcıların hızla prototipler oluşturmasına izin verir, ortaya çıkan elektronik atıkların daha kolay geri dönüşümünü sağlar ve hatta kitlesel olarak üretilen tüketici elektroniğinin daha sürdürülebilir versiyonlarına ilham verebilir.
Araştırmacılar, modern elektroniklerin önemli bileşenlerini ve kablolarını içeren baskılı devre kartlarında çözünebilir teknolojiyi gösterdiler. Askeri savaş uçağı, arabalar, tıbbi cihazlar, akıllı telefonlar ve ucuz oyuncaklar için her yıl yüz milyonlarca basılı devre panosu üretiliyor. Ancak dünya, Maryland Üniversitesi’ndeki Huaishu Peng, dünya, yeniden kullanılabilir malzemeler çıkarmak için parçalayarak bu cihazların sadece bir kısmını “çok kaba bir kuvvet yolunda” geri dönüştürüyor.
Peng ve meslektaşları, suda çözülebilecek bir polimer olan polivinil alkol kullanarak 3D baskılı devre kartları tasarladılar. Kabloları oluşturmak için, devre kartının kanallarına sıvı formda bir galyum-indiyum metal alaşımı enjekte ettiler. Ve elle elektronik bileşenleri tahtaya yerleştirdiler. Cihazı 60 ° C’de kurutmadan önce devreleri kapatmak için ilave polimer yapıştırıcı uygulandı.
Bu panoları kullanarak, araştırmacılar bir Bluetooth hoparlör, bir fidget oyuncak ve elektronik üç parmaklı bir tutucunun çalışma versiyonlarını bir araya getirdiler. Biraz su sıçraması bu tür cihazları anında yok etmez-ancak oda sıcaklığında 22 ° C suda 36 saat sonra makineler çözüldü.
Daha sonra araştırmacılar, elektronik bileşenleri ve küçük boncuklara ayrılan sıvı metalin çoğunu kolayca seçtiler. Suyu buharlaştırdıktan sonra, çözünmüş polivinil alkolün yüzde 99’unu geri kazanabildiler.
Bu tür çözünebilir devre kartları, tasarımcılar elektronik prototipleri hızla inşa ederken ve test ederken çok yararlı olabilir, çünkü basılı devre kartlarını geri dönüştürmek genellikle zordur. “Elektroniklerle prototip yapıyorsanız, baskılı devre kartları büyük bir e-atık kaynağıdır” diyor.
2022 Birleşmiş Milletler raporu, Asya’nın bu tür e-atıkların sadece yüzde 17’sini geri dönüştürürken 600.000 ton kullanılmış devre panosu ürettiğini gösterdi. Avrupa ve Kuzey Amerika 300.000 ton baskılı devre panosu üretti ve Avrupa bu e-atık ve Kuzey Amerika’nın yüzde 61’ini yüzde 44’ü geri dönüştürmeyi başardı.
3D yazıcısı olan herkesin bu çözünebilir elektronik yaklaşımını benimseyebilmesi, diğer sürdürülebilir elektronik çabalarına kıyasla onu özellikle benzersiz kıldığını söylüyor. Kullanım sırasında Peng, cihazların geçici su geçirmez kasalarla daha da korunabileceğini öne sürüyor.
Ancak devre kartlarının sınırlı dayanıklılığı şu anda çözünebilir elektronikleri, bitmiş elektronik ürünlerin toplu üretimi yerine tasarımların hızlı prototiplemesi için daha uygun hale getiriyor.
Peng ve meslektaşları kitlesel üretimi dışlamamışlar – bunun nasıl çalışabileceğini keşfetmek için devre kurulu üreticileri ile temasa geçiyorlar. Ancak şimdilik Peng, üniversite öğrencilerinin hızlı prototipleme ve yeniden kullanım tekniğinden yararlanmasını planlıyor.
“Genellikle devre kartını yapmak için fabrikalara dış kaynak kullanmanız gerekir ve bu da gönderilmesi haftalar alabilir” diyor. “Burada bir şey tasarlıyorsunuz, 30 dakika içinde yazdırıyorsunuz ve sonra bir devreniz var – ve işe yaramıyorsa, yeni şeyler için suya çözüyorsunuz.”
