革新的なチームが電子廃棄物と戦うためにリサイクル可能で修復可能な電子機器を開発

電子機器とセンサー インサイダー

(左から) Ravi Tutika、Michael Bartlett、Josh Worch、Meng Jiang は、機械工学と化学のチームが作成したリサイクル可能な回路をテストします。 (画像:バージニア工科大学のアレックス・パリッシュ)

携帯電話、タブレット、ラップトップ、電化製品のアップグレードと故障の間に、非常に多くの電子機器が電子廃棄物という独自の名前が付いたゴミ箱に捨てられています。

国連が発行した2024年の報告書によると、世界中の電子廃棄物の量は過去12年間で340億キログラムから620億キログラム（運送用トラック155万台分に相当）とほぼ2倍に増加し、2030年までに820億キログラムに達すると推定されている。リサイクルされるのはわずか138億キログラム（全体の約20％）と予想されており、この数は残ると予想されている。平らです。

簡単に言えば、私たちはますます多くの電子機器を廃棄しており、リサイクルが追いついていないのです。しかし、アドバンスト マテリアルズにおける新しい研究 バージニア工科大学の 2 つの研究チームによる、電子機器廃棄物問題に対する潜在的な解決策、つまり電子機器の分解と再利用を容易にするリサイクル可能な素材を提供します。

機械工学准教授の Michael Bartlett と化学助教授の Josh Worch は異なる分野の出身ですが、彼らは協力して新しい種類の回路材料を作成しました。 Dong Hae Ho、Meng Jiang、Ravi Tutika を含む博士研究員および大学院生の研究者チームによる多大な成果により、この新しい回路はリサイクル可能で、導電性があり、再構成可能で、損傷後に自己修復する機能を備えています。それでも、従来の回路基板プラスチックの強度と耐久性は維持されており、これらの機能は 1 つの素材で同時に実現されることはほとんどありません。

新しい材料は、再形成およびリサイクルが可能な動的ポリマーであるビトリマーから始まります。この多用途の素材は、従来の回路で硬い金属が行うのと同じように、電流を流す働きをする液体金属の液滴と組み合わされています。

これは、他のリサイクル可能またはフレキシブルな電子デバイスとは根本的に異なるアプローチです。高性能で適応性のあるポリマーと導電性液体金属を組み合わせることで、新しい回路は多くの課題にも耐えられます。

「私たちの材料は従来の電子複合材料とは異なります」とバートレット氏は言う。 「回路基板は非常に弾力性があり機能的です。機械的な変形や損傷があっても機能し続けます。」

従来の回路基板のリサイクルには、エネルギーを大量に消費するいくつかの分解手順が含まれており、依然として大量の廃棄物が発生します。この過程で何十億ドルもの貴重な金属部品が失われます。チームの回路基板のリサイクルは簡単で、複数の方法で実現できます。

「従来の回路基板は永久熱硬化性樹脂で作られており、リサイクルが非常に困難です」とワーチ氏は述べています。 「ここでは、当社の動的複合材料は、損傷した場合でも、熱を加えることによって修復または再形成することができ、電気的性能が損なわれることはありません。現代の回路基板では、これを行うことはできません。」

ビトリマー回路基板は、耐用年数が終了したときにアルカリ加水分解を使用して分解することもできるため、液体金属や LED などの主要コンポーネントを回収できます。導電性複合材料のすべてのコンポーネントを閉ループ プロセスで完全に再利用することは、今後の研究の目標です。

世界中の消費者によって廃棄される電子機器の数を抑制することは不可能かもしれませんが、この取り組みは、より多くの電子機器が埋め立て地に送られないようにするための重要な一歩となります。

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