Les déchets électroniques s’accumulent dans le monde entier à un rythme qui dépasse largement les efforts de recyclage , en partie parce que il est si coûteux et long de récupérer les matériaux utiles des appareils jetés. Lorsqu’ils sont traités de manière inappropriée, les déchets électroniques peuvent exposer les travailleurs et l’environnement au plomb, au mercure et à d’autres produits chimiques toxiques. Sans changements systémiques, notre appétit mondial pour l’électronique pourrait produire 60 millions de tonnes de déchets électroniques par an d’ici 2030 .
Ce dilemme a inspiré une équipe de l’Université de Washington à créer un matériau facilement recyclable qui pourrait un jour remplacer de nombreux circuits imprimés traditionnels, base de la plupart des appareils électroniques. Le nouveau matériau est flexible, autonome de cicatrisation et peut être rendu conducteur sans composants supplémentaires.
Cet ensemble de caractéristiques pourrait contribuer à produire une génération plus durable d’électronique portable, de robotique souple et plus encore.
« Nous avons intégré de nombreuses fonctionnalités dans un seul matériau », a déclaré l’auteur principal Mohammad Malakooti , professeur adjoint de génie mécanique à l’UW. « Notre objectif est de construire une plateforme largement utile pour des dispositifs flexibles et réutilisables. »
Les circuits imprimés conventionnels transmettent les signaux électriques via des traces métalliques conductrices, qui sont fixées à une carte rigide généralement en fibre de verre et en résine. En revanche, le nouveau matériau est un composite souple et extensible fabriqué à partir d’un polymère recyclable imprégné de microgouttelettes d’un alliage de métal liquide à base de gallium. Un circuit peut être créé sur ce composite en gravant légèrement un motif à sa surface, ce qui connecte les gouttelettes intégrées adjacentes et permet à l’électricité de circuler. Le reste du matériau reste électriquement isolant.
Le laboratoire de recherche de Malakooti expérimente des polymères imprégnés de métal liquide depuis 2019 — l’équipe utilise l’apprentissage automatique pour explorer différentes itérations de composites . Cela s’est avéré être une classe prometteuse de matériaux, mais l’augmentation du coût du métal liquide a motivé l’équipe à se concentrer sur la réutilisabilité.
Le nouveau composite a quelques atouts dans sa manche. Le polymère contenant les gouttelettes de métal liquide reste extensible et résistant, mais il peut être décomposé par un simple processus chimique, libérant le métal pour une réutilisation. Dans les expériences, les chercheurs ont récupéré 94 % du métal de leurs échantillons.
Le composite possède également des propriétés d’auto-cicatrisation. Les utilisateurs peuvent couper le matériau en morceaux, les réarranger et les recoller en utilisant uniquement de la chaleur et de la pression. Un circuit électrique ainsi découpé fonctionnera toujours lorsqu’il sera reconnecté dans une nouvelle configuration.
Mohammad Malakooti envisage une nouvelle vague d’électronique construite avec des composites comme celui-ci, mais aussi un nouveau paradigme d’utilisation et de réutilisation. Au lieu de produire en masse des gadgets pour les jeter ensuite, il soutient que nous pourrions concevoir des appareils et leurs composants pour être utilisés, réparés, reconfigurés et finalement recyclés.
« Nous essayons de faire une différence maintenant pour façonner l’avenir de l’électronique flexible et portable », a ajouté Mohammad Malakooti. « Nous ne pouvons pas fabriquer tous ces appareils et ensuite essayer de comprendre comment les recycler. C’est ainsi que nous avons abouti au problème des déchets électroniques auquel nous sommes confrontés aujourd’hui. Je veux m’attaquer à ce problème dès le début. »
Les co-auteurs incluent Youngshang Han , doctorant en génie mécanique à l’UW ; Shreya Paul , étudiante de premier cycle en génie mécanique à l’UW ; et Sargun Singh Rohewal , Sumit Gupta et Christopher C. Bowland du Oak Ridge National Laboratory.
Article : « » ( Composites Vitrimère à Métal Liquide Conducteur pour l’Électronique Flexible Reconfigurable et Recyclable ) – DOI : 10.1002/adfm.202511119
Source : Washington U.
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