Un nouveau matériau pour des circuits imprimés infiniment recyclables

Les déchets électroniques représentent un défi environnemental majeur, avec une augmentation de 82% entre 2010 et 2022 selon un récent rapport des Nations Unies. Les circuits imprimés, présents dans presque tous les appareils électroniques, sont particulièrement problématiques en raison de leur composition complexe qui rend leur recyclage difficile. Une équipe de chercheurs de l’Université de Washington a par conséquent développé une solution prometteuse pour résoudre ce problème.

Les chercheurs ont mis au point un nouveau type de circuit imprimé utilisant un matériau appelé vitrimère. Ce polymère de pointe peut être transformé en une substance gélatineuse à l’aide d’un solvant, sans endommager ses composants. Cette propriété permet de récupérer facilement les éléments électroniques pour leur réutilisation ou leur recyclage.

Les «vPCB» (circuits imprimés en vitrimère) peuvent être recyclés à plusieurs reprises, contrairement aux plastiques conventionnels qui se dégradent significativement à chaque recyclage. Lors des tests, les chercheurs ont pu récupérer 98% du vitrimère, 100% de la fibre de verre et 91% du solvant utilisé pour le recyclage.

Des performances comparables aux matériaux traditionnels

L’équipe a testé les propriétés mécaniques et électriques des vPCB et a constaté qu’ils offraient des performances comparables au matériau le plus couramment utilisé pour les circuits imprimés, le FR-4. De plus, la production de vPCB ne nécessiterait pas de changements majeurs dans les processus de fabrication existants.

Vikram Iyer, professeur assistant à l’Université de Washington et co-auteur principal de l’étude, souligne l’importance de cette découverte : « Nous avons créé une nouvelle formulation de matériau qui possède des propriétés électriques comparables aux circuits imprimés conventionnels, ainsi qu’un processus permettant de les recycler à plusieurs reprises. »

Un impact environnemental réduit

L’analyse de l’impact environnemental des vPCB a révélé une réduction potentielle de 48% du potentiel de réchauffement climatique et de 81% des émissions cancérigènes par rapport aux circuits imprimés traditionnels. Cependant, les chercheurs soulignent que pour recycler les vPCB à grande échelle, il faudra mettre en place des systèmes et des incitations pour collecter les déchets électroniques.

Bichlien H. Nguyen, chercheuse principale chez Microsoft Research et professeure affiliée à l’Université de Washington, insiste sur l’importance de la réglementation : « Pour une mise en œuvre réelle de ces systèmes, il faut une parité des coûts et une réglementation gouvernementale forte. À l’avenir, nous devons concevoir et optimiser les matériaux en tenant compte de la durabilité comme principe de base. »

Cette découverte pourrait permettre de développer un avenir plus durable pour l’industrie électronique, en offrant une solution concrète pour réduire l’impact environnemental des déchets électroniques.

Légende illustration : Une équipe dirigée par des chercheurs de l’université de Washington a mis au point un nouveau circuit imprimé dont les performances sont comparables à celles des matériaux traditionnels et qui peut être recyclé à plusieurs reprises avec une perte de matériau négligeable. Les chercheurs ont utilisé un solvant qui transforme un type de vitrimère – une classe de polymères de pointe – en une substance gélatineuse sans dommage, ce qui permet d’extraire les composants solides pour les réutiliser ou les recycler. Voici, de gauche à droite, un circuit imprimé à base de vitrimère, une feuille de fibres de verre, du vitrimère qui a été gonflé et retiré d’un circuit, et des composants électriques tels qu’une puce d’ordinateur. Crédit : Mark Stone/University of Washington

Article : « Recyclable vitrimer-based printed circuit boards for sustainable electronics » – DOI: 10.1038/s41893-024-01333-7