Virginia Tech Engineers Craft PCB yang tahan lama, diperbarui sendiri, dan dapat didaur ulang

Sebuah tim ilmuwan telah mengembangkan jenis baru papan sirkuit penyembuhan diri yang tetap fungsional bahkan setelah kerusakan mekanis yang parah dan dapat dibentuk kembali atau didaur ulang sepenuhnya menggunakan panas. Dipenuhi dengan logam cair dan dibangun menggunakan polimer yang dikenal sebagai Vitrimer, papan sirkuit baru dapat secara dramatis memotong limbah elektronik dan mengubah daya tahan elektronik konsumen. Vitrimer mempertahankan kekuatan bahan termoset tradisional sambil memungkinkan fleksibilitas dan perbaikan, memungkinkan untuk mengkonfigurasi ulang papan yang rusak tanpa mengorbankan kinerja listrik.

Sesuai studi diterbitkan Dalam bahan canggih pada 1 Juni, papan dibuat dengan memadukan vitrimer dengan hanya 5 % berdasarkan quantity tetesan logam cair. Kombinasi ini hampir menggandakan strain-at-break material, atau peregangan, dibandingkan dengan Vitrimer saja. Tetesan tertanam juga fleksibel, berfungsi sebagai konduktor fleksibel di tempat kabel logam yang digunakan di papan tradisional. Menggunakan rheometer, tes menunjukkan bahan dapat kembali ke bentuk aslinya setelah deformasi yang diinduksi panas mulai dari 170 ° C hingga 200 ° C, yang tidak dapat dicapai oleh termoset berbasis epoksi konvensional.

Insinyur juga menunjukkan bahwa bahan tersebut tetap sangat konduktif dan dapat memulihkan fungsi listriknya setelah rusak. “Papan sirkuit modern tidak bisa melakukan ini,” kata Josh Worch, penulis co-lead dari belajar Timnya merancang komposit dinamis dengan tujuan membangun ekonomi melingkar di sekitar elektronik. Desainnya membahas masalah lingkungan utama: sebagian besar papan sirkuit saat ini menggunakan termoset yang tidak dapat didaur ulang dan berakhir di tempat pembuangan sampah.

Limbah elektronik memiliki lebih dari dua kali lipat dalam 12 tahun, dari 34 hingga 62 miliar kg, sebagaimana dicatat dalam laporan 2024 PBB. Meskipun mengandung logam berharga seperti emas, papan saat ini sulit untuk diruntuhkan dan direbut kembali karena sifat permanen plastik termoset. Desain berbasis vitrimer baru, sebaliknya, memungkinkan pemisahan dan penggunaan kembali bahan yang mudah. “Bahkan jika dewan rusak,” kata Michael Bartlett, penulis co-lead lainnya, “Kinerja Listrik tidak akan menderita.”

Lebih banyak pekerjaan yang perlu dilakukan untuk meningkatkan pemulihan beberapa elemen, tetapi kemajuan adalah langkah besar menuju elektronik yang lebih hijau, kata para peneliti. Teknologi ini suatu hari nanti bisa berada di berbagai jenis perangkat, dari telepon dan laptop computer hingga barang dan TV yang dapat dikenakan, mengubah cara perangkat dibuat, dioperasikan, dan didaur ulang.