Reciclaje de nanocables: el objetivo de una electrónica más sostenible recibe un impulso del NCSU
Fecha de publicación:Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte demostraron una técnica de bajo costo para recuperar nanocables de dispositivos electrónicos que han llegado al final de su utilidad y luego utilizar esos nanocables en nuevos dispositivos. El trabajo es un paso hacia una electrónica más sostenible.
"Hay mucho interés en reciclar materiales electrónicos porque queremos reducir los desechos electrónicos y maximizar el uso que obtenemos de materiales raros o costosos", dice Yuxuan Liu, primer autor de un artículo sobre el trabajo y doctorado. . estudiante en NC State. "Hemos demostrado un enfoque que nos permite reciclar nanocables y que creemos que podría extenderse a otros nanomateriales, incluidos los nanomateriales que contienen elementos nobles y de tierras raras".
"Nuestra técnica de reciclaje difiere del reciclaje convencional", dice Yong Zhu, autor correspondiente del artículo y Profesor Distinguido Andrew A. Adams de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en NC State. “Cuando piensas en reciclar una botella de vidrio, se derrite por completo antes de usarse para crear otro objeto de vidrio. En nuestro enfoque, una red de nanocables de plata se separa del resto de los materiales de un dispositivo. Luego, esa red se desmonta en una colección de nanocables de plata separados en solución. Luego, esos nanocables pueden usarse para crear una nueva red e incorporarse a un nuevo sensor u otros dispositivos”.
La nueva técnica de reciclaje tiene en cuenta todo el ciclo de vida de un dispositivo. El primer paso es diseñar dispositivos que utilicen polímeros que sean solubles en disolventes que no disuelvan también los nanocables. Una vez que se ha utilizado un dispositivo, la matriz polimérica que contiene los nanocables de plata se disuelve, dejando atrás la red de nanocables. Luego, la red se coloca en un disolvente aparte y se aplica ultrasonido. Esto dispersa los nanocables, separándolos de la red.
En una demostración de prueba de concepto, los investigadores crearon un parche de sensor de salud portátil que podría usarse para rastrear la temperatura y la hidratación de un paciente. El sensor constaba de redes de nanocables de plata incrustadas en un material polimérico. Los investigadores probaron los sensores para asegurarse de que fueran completamente funcionales. Una vez utilizado, normalmente se desecha un parche de sensor.
Pero para su demostración, los investigadores disolvieron el polímero en agua, eliminaron la red de nanocables, la dividieron en una colección de nanocables individuales y luego usaron esos nanocables para crear un nuevo sensor portátil. Si bien hubo una degradación menor en las propiedades de la red de nanocables después de cada "ciclo de vida", los investigadores descubrieron que los nanocables podían reciclarse cuatro veces sin dañar el rendimiento del sensor.
Después de cuatro ciclos de vida, se puede mejorar el rendimiento de la red de nanocables introduciendo nuevos nanocables de plata en la mezcla.
"Con nuestro enfoque, se pueden aprovechar mucho más los nanocables", afirma Zhu. “E incluso después de que los nanocables se hayan roto muchas veces, hasta el punto de que no puedan reutilizarse, todavía podemos usarlos como materia prima para el reciclaje convencional. Es una tremenda reducción del desperdicio”.
Una clave para el proceso de reciclaje es identificar un solvente con una tensión superficial baja para usarlo para romper la red de nanocables.
"La baja tensión superficial es importante porque facilita que el disolvente se difunda en las uniones estrechas entre los nanocables de la red, lo que facilita el desmontaje de la red", afirma Liu.
Los investigadores descubrieron que también es importante encontrar el equilibrio de tiempo adecuado al romper las redes de nanocables con ultrasonido. Si aplicas el ultrasonido durante demasiado tiempo, puedes romper los nanocables. Si no aplicas el ultrasonido durante el tiempo suficiente, puedes terminar con grupos de nanocables.
"El enfoque que hemos demostrado aquí podría usarse para reciclar otros nanomateriales, como nanopartículas, nanotubos de carbono, otros tipos de nanocables y materiales bidimensionales, siempre que se utilicen en forma de red", dice Zhu. .
El papel, "Reciclaje de red de percolación de nanocables para electrónica blanda sostenible”, se publica en la revista Materiales electrónicos avanzados. El artículo fue coautor de Hongyu Wang, Ph.D. estudiante en NC State.
El trabajo se realizó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, bajo la subvención 1728370.
(C) NCSU
Fuente del artículo original: WRAL TechWire