Рідкий метал, що використовується в новому скануванні друкованих плат, самовідновлюється та працює після отримання серйозних пошкоджень.

(Зображення: Алекс Перріш для Вірджинського політехнічного інституту)

Вчені стверджують, що новий тип самовідновлюваної та реконфігурованої друкованої плати може витримувати значні пошкодження та при цьому ефективно працювати. Її навіть можна повністю переробити після закінчення терміну служби.

Новий прорив зумовлений матеріалом під назвою вітример, спеціальним полімером, здатним залишатися жорстким і міцним за нормальних температур, але пластичним і здатним до зміни форми за вищих температур. Вчені виклали свої висновки в новому дослідженні, опублікованому 1 червня в журналі Advanced Materials.

Друковані плати традиційно виготовляються з термореактивних пластмас, таких як силіконові або епоксидні смоли, типу пластику, який стає остаточно твердим і жорстким після термічного затвердіння. Але вітример можна змінити повторним застосуванням тепла, а це означає, що плати можна адаптувати до абсолютно нових конфігурацій.

Вам може сподобатися

Вчені винайшли дивні, змінюючі форму «електронні чорнила», які можуть дати початок новому поколінню гнучких гаджетів
Квантові матеріали з «прихованим металевим станом» можуть зробити електроніку в 1000 разів швидшою
Вчені вперше використовують квантове машинне навчання для створення напівпровідників – і це може змінити спосіб виготовлення чіпів

Використання вітримеру також дозволяє ремонтувати друковані плати у разі пошкодження, водночас полегшуючи їх розбирання та відновлення матеріалів.

«Наш матеріал відрізняється від звичайних електронних композитів», – заявив Майкл Бартлетт, доцент кафедри машинобудування у Вірджинському політехнічному інституті, який був одним із керівників дослідження. «Друковані плати надзвичайно стійкі та функціональні. Навіть за механічної деформації чи пошкодження вони все ще працюють».

Дослідники використовували універсальну випробувальну машину, яка розтягує або стискає матеріал для вимірювання його розривного напруження (наскільки матеріал розтягується, перш ніж розірватися), щоб оцінити новий матеріал.

Додавання лише 5% об'єму крапель рідкого металу до вітримера приблизно подвоїло деформацію при розриві порівняно з вітримером окремо.

Команда також використала пристрій під назвою реометр, який вимірює поведінку плинності та деформації матеріалів, для тестування матеріалу, просоченого рідким металом.

Вони застосували 1% деформацію за температур від 170 °C до 200 °C і виявили, що вітример здатний «розслабитися» назад до свого початкового стану, чого традиційні термореактивні матеріали не здатні.

«Сучасні друковані плати просто не можуть цього зробити»

Вітример змішується з краплями рідкого металу, які відтворюють функцію жорстких металевих дротів у традиційних друкованих платах, забезпечуючи провідність. Отриманий матеріал настільки провідний, що лише 5% суміші має бути рідким металом, кажуть вчені.

Він поєднує в собі найкращі якості традиційних термореактивних пластмас, які є механічно міцними та хімічно стійкими, з можливістю реконфігурації та переробки термопластиків.

За словами вчених, новий тип друкованої плати може залишатися повністю працездатним, незважаючи на значні навантаження, деформацію та «термічно ініційовані перетворення пам'яті форми».

Вчені розробили нову друковану плату для боротьби зі зростанням кількості електронних відходів. Наразі електроніка, включаючи друковані плати, викидається через пошкодження або труднощі з регенерацією матеріалів.

Згідно зі звітом Організації Об'єднаних Націй за 2024 рік, кількість електронних відходів подвоїлася за останні 12 років — з 34 мільярдів кілограмів до 62 мільярдів кг.

Наразі лише невеликий відсоток викинутих друкованих плат, таких як золоті електроди або деякі інші дорогоцінні мінерали та метали, відновлюються під час процесу переробки, який передбачає хімічну обробку сильними кислотами.

Пов'язані історії

— Щороку викидаються десятки мільйонів пристроїв, і зростання генеративного штучного інтелекту лише погіршить ситуацію.

— Дивна сполука, що використовується для лікування раку, може витягувати рідкоземельні метали зі старих технологій з ефективністю 99%.

— Чи зможемо ми колись відмовитися від використання пластику?

Оскільки основним матеріалом більшості плит є високоефективні композити з неперероблюваними термореактивними пластмасами, такими як епоксидно-ламіновані скловолокнисті листи, більшість викинутого матеріалу потрапляє на звалища.

«Традиційні друковані плати виготовляються з постійних термореактивних пластмас, які неймовірно важко переробити», – заявив Джош Ворч, доцент кафедри хімії у Вірджинському політехнічному інституті та співавтор дослідження.

«Тут наш динамічний композитний матеріал можна відновити або змінити форму, якщо він пошкоджений шляхом нагрівання, і електричні характеристики не постраждають. Сучасні друковані плати просто не можуть цього зробити».

Хоча команда визнала, що необхідна подальша робота, щоб дозволити відновлення більшого відсотка деяких матеріалів, вони заявили, що їхня робота є важливим кроком уперед у створенні циркулярної економіки для основних електронних матеріалів у повсякденних пристроях, від мобільних телефонів і ноутбуків до носимої електроніки та телевізорів.

Алан Бредлі, позаштатний автор

Алан — позаштатний журналіст у сфері технологій та розваг, який спеціалізується на комп’ютерах, ноутбуках та відеоіграх. Раніше він писав для таких сайтів, як PC Gamer, GamesRadar та Rolling Stone. Якщо вам потрібна порада з питань технологій або допомога у пошуку найкращих пропозицій у сфері технологій, Алан — це саме те, що вам потрібно.

Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати

Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.

Вийти Читати далі

Вчені винайшли дивні, змінюючі форму «електронні чорнила», які можуть дати початок новому поколінню гнучких гаджетів

Квантові матеріали з «прихованим металевим станом» можуть зробити електроніку в 1000 разів швидшою

Вчені вперше використовують квантове машинне навчання для створення напівпровідників – і це може змінити спосіб виготовлення чіпів

Дивіться, як цей робот-“канібал” стає більшим і сильнішим, поглинаючи менших роботів

Лазерно-струминний «чорний метал» може зробити сонячні технології в 15 разів ефективнішими

Вчені пропікали, тикали та розрізали собі шлях крізь нову роботизовану шкіру, яка може «відчувати все» Найновіші новини в електроніці

Лазерно-струминний «чорний метал» може зробити сонячні технології в 15 разів ефективнішими

Квантові матеріали з «прихованим металевим станом» можуть зробити електроніку в 1000 разів швидшою

Китайський «2D» чіп незабаром може бути використаний для виробництва безкремнієвих мікросхем

Що таке закон Мура?

Майбутній 2-нм мікрочіп від TSMC – це прорив. Ось що це означає для майбутнього технологій – від штучного інтелекту до смартфонів. Останні новини.

«Я довіряю ШІ, як моряк довіряє морю. Він може занести вас далеко, або ж може втопити»: результати опитування показують, що більшість не довіряє ШІ

Всього одна доза ЛСД може полегшити тривогу на місяці, згідно з дослідженням

Вчені виявили «щось надзвичайне» в проблемному серці відомої наднової

Вчені винайшли «спермоботів», яких вони пілотували через штучну шийку матки та матку

Наукові новини цього тижня: ключова атлантична течія наближається до колапсу, найбільший у світі айсберг руйнується, а мозок миші переписує нейронауку

Рибалки виявили в Карибському басейні першу у своєму роді яскраво-помаранчеву акулу з двома рідкісними захворюваннями ОСТАННІ СТАТТІ

Огляд 1Canon EOS R5 II

Вчені знайшли «щось надзвичайне» у проблемному серці відомої наднової

Розпечена «піщана батарея» 3A тепер опалює невелике фінське містечко

4 Чи існують альфа-самці насправді?

5 наукових новин цього тижня: ключова атлантична течія наближається до руйнування, найбільший у світі айсберг руйнується, а мозок миші переписує нейронауку

Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.