Recyclage des nanofils : l'objectif d'une électronique plus durable reçoit un coup de pouce du NCSU
Date publiée:Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont démontré une technique peu coûteuse pour récupérer les nanofils d'appareils électroniques qui ont atteint la fin de leur utilité, puis utiliser ces nanofils dans de nouveaux appareils. Ce travail constitue une étape vers une électronique plus durable.
"Le recyclage des matériaux électroniques suscite beaucoup d'intérêt, car nous souhaitons à la fois réduire les déchets électroniques et maximiser l'utilisation de matériaux rares ou coûteux", explique Yuxuan Liu, premier auteur d'un article sur ces travaux et titulaire d'un doctorat. . étudiant à NC State. "Nous avons démontré une approche qui nous permet de recycler les nanofils et qui, selon nous, pourrait être étendue à d'autres nanomatériaux, notamment aux nanomatériaux contenant des éléments de terres nobles et rares."
"Notre technique de recyclage diffère du recyclage conventionnel", déclare Yong Zhu, auteur correspondant de l'article et professeur distingué Andrew A. Adams de génie mécanique et aérospatial à NC State. « Quand on pense recycler une bouteille en verre, elle est complètement fondue avant d’être utilisée pour créer un autre objet en verre. Dans notre approche, un réseau de nanofils d'argent est séparé du reste des matériaux d'un dispositif. Ce réseau est ensuite désassemblé en une collection de nanofils d’argent distincts en solution. Ces nanofils peuvent ensuite être utilisés pour créer un nouveau réseau et incorporés dans un nouveau capteur ou d’autres dispositifs.
La nouvelle technique de recyclage prend en compte l'ensemble du cycle de vie d'un appareil. La première étape consiste à concevoir des dispositifs utilisant des polymères solubles dans des solvants qui ne dissoudront pas également les nanofils. Une fois l’appareil utilisé, la matrice polymère contenant les nanofils d’argent est dissoute, laissant derrière elle le réseau de nanofils. Le réseau est ensuite placé dans un solvant séparé et frappé aux ultrasons. Cela disperse les nanofils et les sépare du réseau.
Dans une démonstration de validation de principe, les chercheurs ont créé un patch de capteur de santé portable qui pourrait être utilisé pour suivre la température et l'hydratation d'un patient. Le capteur était constitué de réseaux de nanofils d'argent intégrés dans un matériau polymère. Les chercheurs ont testé les capteurs pour s’assurer qu’ils étaient pleinement fonctionnels. Une fois utilisé, un patch capteur est normalement jeté.
Mais pour leur démonstration, les chercheurs ont dissous le polymère dans l’eau, ont retiré le réseau de nanofils, l’ont décomposé en un ensemble de nanofils individuels, puis ont utilisé ces nanofils pour créer un tout nouveau capteur portable. Même s'il y avait une légère dégradation des propriétés du réseau de nanofils après chaque « cycle de vie », les chercheurs ont découvert que les nanofils pouvaient être recyclés quatre fois sans nuire aux performances du capteur.
Après quatre cycles de vie, vous pouvez améliorer les performances du réseau de nanofils en introduisant de nouveaux nanofils d'argent dans le mélange.
"Grâce à notre approche, les nanofils sont beaucoup plus utilisés", explique Zhu. « Et même après que les nanofils se soient dégradés à plusieurs reprises, au point de ne plus pouvoir être réutilisés, nous pouvons toujours les utiliser comme matière première pour le recyclage conventionnel. C'est une énorme réduction des déchets.
L’une des clés du processus de recyclage consiste à identifier un solvant à faible tension superficielle à utiliser pour briser le réseau de nanofils.
"Une faible tension superficielle est importante car elle facilite la diffusion du solvant dans les jonctions étroites entre les nanofils du réseau, facilitant ainsi le démontage du réseau", explique Liu.
Les chercheurs ont découvert qu’il est également important de trouver le bon équilibre temporel lors de la rupture des réseaux de nanofils par ultrasons. Si vous appliquez les ultrasons trop longtemps, vous pouvez casser les nanofils. Si vous n’appliquez pas les ultrasons suffisamment longtemps, vous risquez de vous retrouver avec des amas de nanofils.
"L'approche que nous avons démontrée ici pourrait être utilisée pour recycler d'autres nanomatériaux, tels que des nanoparticules, des nanotubes de carbone, d'autres types de nanofils et des matériaux bidimensionnels, à condition qu'ils soient utilisés sous la forme d'un réseau", explique Zhu. .
Le papier, "Recyclage du réseau de percolation de nanofils pour une électronique douce durable», est publié dans la revue Matériaux électroniques avancés. L'article a été co-écrit par Hongyu Wang, titulaire d'un doctorat. étudiant à NC State.
Le travail a été réalisé avec le soutien de la National Science Foundation, sous la subvention 1728370.
(C) NCSU
Source originale de l’article : WRAL TechWire