Prêt pour une électronique respectueuse de l’environnement ? Essayez cette montre jetable
L’appareil et les nanocomposites qu’il contient ouvrent la voie à des composants plus respectueux de l’environnement dans les conceptions futures.
Les déchets des nombreux appareils électroniques qui sont devenus omniprésents dans nos vies deviennent également un problème environnemental important. C’est en partie parce que les petits appareils électroniques, comme les montres intelligentes et les trackers de fitness, ne peuvent pas être facilement recyclés, de sorte que ces appareils finissent comme des déchets dangereux dès qu’ils deviennent obsolètes pour les utilisateurs.
Comme solution à ce problème, les chercheurs travaillent sur des composants électroniques composés de nouveaux matériaux plus respectueux de l’environnement. Une option potentielle vient de chercheurs de deux universités chinoises – l’université de Tianjin et l’université de Tsinghua – qui ont développé un nanocomposite à deux métaux pour les circuits qui se désintègrent lorsqu’ils sont immergés dans l’eau.
Un prototype de montre intelligente développé par des chercheurs en Chine a été fabriqué avec des circuits nanocomposites zinc-argent à l’intérieur d’un boîtier en poly(alcool vinylique) (en haut) et peut se dissoudre dans l’eau en 40 heures.
Pour démontrer les circuits, les chercheurs ont développé un prototype de dispositif sous la forme d’une montre intelligente fonctionnelle qui s’est dissoute en 40 heures. Ce type de dispositif soluble peut résoudre le problème des dispositifs actuels de ce type, qui contiennent des matériaux toxiques qui les rendent difficiles à décomposer pour le recyclage, ainsi que deviennent nocifs une fois mis en décharge, ont déclaré les chercheurs.
« Les dispositifs transitoires hautes performances peuvent remodeler l’apparence de l’électronique grand public et réformer l’industrie du recyclage de l’électronique en réduisant les coûts de recyclage et en minimisant la pollution de l’environnement et les risques pour la santé », ont-ils écrit dans un résumé pour un article sur leur travail dans la revue. Matériaux et interfaces appliqués ACS.
Le travail s’appuie sur les recherches antérieures de l’équipe, dirigée par Xian Huang, professeur au Département de génie biomédical de l’Université de Tianjin. Les chercheurs avaient déjà développé un nanocomposite à base de zinc qui se dissout dans l’eau et pourrait être utilisé pour créer des circuits électroniques temporaires. Cependant, ce matériau n’était pas assez conducteur pour être viable pour l’électronique grand public.
Boost conducteur
Pour la nouvelle recherche, l’équipe a entrepris d’améliorer les propriétés électriques de leur nanocomposite soluble ainsi que de créer des circuits suffisamment robustes pour résister au type d’utilisation associé aux appareils électroniques commerciaux, ont-ils déclaré.
Pour ce faire, les chercheurs ont ajouté des nanofils d’argent au nanocomposite à base de zinc ; cela le rendait très conducteur. Ensuite, ils ont sérigraphié la solution métallique sur des morceaux de poly(alcool vinylique) – un polymère qui se dégrade dans l’eau – et solidifié les circuits en appliquant de petites gouttelettes d’eau pour provoquer des réactions chimiques puis s’évaporer.
« [We used a] effet conjoint de la corrosion galvanique et de la redéposition…
Cette approche a permis à l’équipe de développer une montre intelligente qui comprenait plusieurs cartes de circuits imprimés nanocomposites à l’intérieur d’un boîtier composé d’un poly(alcool vinylique) imprimé en 3D, ont-ils déclaré.
La montre connectée développée par l’équipe comprenait plusieurs fonctionnalités assez sophistiquées étant donné qu’elle n’est conçue que pour être utilisée temporairement. L’appareil comprenait des capteurs qui mesuraient avec précision la fréquence cardiaque, les niveaux d’oxygène dans le sang et le nombre de pas d’une personne, et pouvait également envoyer ces informations à une application mobile à l’aide d’une connexion Bluetooth.
Il était possible que quelqu’un transpire en portant la montre ; cependant, une fois complètement immergé dans l’eau, il n’a fallu qu’environ 40 heures pour que le boîtier en polymère et les circuits se dissolvent complètement. Seuls les composants de la montre, notamment un écran à diodes électroluminescentes organiques (OLED), un microcontrôleur, des résistances et des condensateurs intégrés aux circuits, sont restés.
Bien que beaucoup plus de travail doive être fait pour optimiser les matériaux et les composants développés dans la recherche, il a le potentiel d’être un jour utilisé pour produire des dispositifs transitoires à égalité avec les appareils commerciaux, ont déclaré les chercheurs.
