Пластики на основе витримера обещают больше перерабатываемых печатных плат • –

Недавнее исследование предполагает, что витример потенциально может быть использован для изготовления печатных плат (PCB), которые гораздо более поддаются ремонту и вторичной переработке, чем те, которые мы используем сегодня.

---

Исследование, проведенное Вашингтонским университетом, было опубликовано в журнале Природа и приходит к выводу, что витример может заменить термореактивные пластмассы в качестве одного из ключевых материалов в печатных платах.

Из-за своего химического состава ПХД не совсем безвредны для окружающей среды. «Каждый год в мире производятся миллиарды фунтов электронных отходов, и это один из самых быстрорастущих потоков отходов во всем мире, поскольку мы интегрируем электронику во все виды интеллектуальных устройств», — рассказал соавтор исследования Викрам Айер. Регистр.

«Помимо необходимости добывать больше ресурсов для изготовления этих устройств, они также производят отходы, которые могут загрязнить воздух, почву и воду в конце срока службы».

Ключевое различие между термореактивными пластиками (видом пластика, который в настоящее время используется для печатных плат) и витримером заключается в пластичности последнего. При нагревании молекулы витримера могут разрывать связи и образовывать новые, что является необычной характеристикой для полимеров. Витример, или стекловидный полимер, был впервые синтезирован в 2011 году, однако практическое применение этого материала появилось лишь позже.

«Мы поняли, что витримерные материалы, которые они разрабатывают, являются идеальным решением для создания пригодных для вторичной переработки печатных плат, и что у нас есть потенциал для создания материала со свойствами, аналогичными отраслевым стандартам, чтобы ускорить внедрение», — объяснил Айер.

Процесс изготовления витримерной печатной платы (или vPCB, как ее называют исследователи) в основном такой же, как и для обычной печатной платы – единственное существенное отличие состоит в том, что vPCB полностью отверждаются, в то время как традиционные конструкции отверждаются лишь частично.

При погружении в органический растворитель команда обнаружила, что раствор превращает витример в vPCB в «желеобразное вещество», заставляя его разбухать и отделяться от стекла и других компонентов. В этом процессе даже не используется химическая реакция, поэтому даже растворитель подлежит вторичной переработке.

Исследователи говорят, что они могут восстановить все стекло для повторного использования, 98 процентов витримера и 91 процент растворителя, что является весьма приличным показателем с точки зрения возможности вторичной переработки.

vPCB также показали большие перспективы в отношении ремонтопригодности, что позволило устранить такие повреждения, как трещины на печатных платах, поскольку базовые материалы можно разделить. К счастью, Vitrimer достаточно устойчив к нагреву, чтобы такие вещи, как тепловые пушки, которые используются для плавления припоя на печатных платах, могли правильно работать при ремонте.

«Однако есть возможность сделать их более надежными», — признал Айер. «Мы можем настроить свойства, чтобы сделать их [vitrimers] выдерживают даже более высокие температуры. Члены команды в настоящее время разрабатывают инструменты искусственного интеллекта для прогнозирования свойств новых витримеров в надежде адаптировать их для целевых приложений».

vPCB, возможно, даже не сильно повысят затраты, если вообще повысят

Самым большим препятствием для использования витримера сейчас (при условии, что он окажется достойным преемником пластика) является стоимость. Поскольку метод производства vPCB, очевидно, в основном такой же, как и у типичных печатных плат, разницы в цене в этом аспекте не будет, но использование витримера вместо пластика все равно может стать финансовым препятствием.

«Наши витримерные печатные платы совместимы со всеми стандартными процессами обработки, используемыми для проектирования и изготовления схем, поэтому эти затраты должны быть одинаковыми», — сказал нам Айер.

Исследователи еще не проанализировали потенциальную разницу в стоимости между реактопластами и витримерами, но Айер полон надежд. «Однако мы использовали готовые химикаты, и этапы обработки здесь во многом такие же, как и для материалов промышленного производства, таких как эпоксидная смола (нагревание, перемешивание и т. д.), что позволяет предположить, что у них есть потенциал быть конкурентоспособными по цене в масштабе».

Конечно, эти химикаты (эпоксид, кислота и катализатор) должны быть доступны в количествах, достаточных для того, чтобы кормить индустрию печатных плат, которая ежегодно производит десятки миллионов плат. Вот тут-то и появляются дополнительные затраты.

С другой стороны, поскольку виртуальные печатные платы могут легко перерабатываться, можно сэкономить на повторном использовании материалов, компенсируя первоначальные затраты.

Однако, как и в случае со всеми прорывами в исследованиях, неясно, будут ли результаты воплощены в реальных продуктах. Учитывая, что Microsoft, Google и Amazon профинансировали исследование (Microsoft даже предоставила исследователя), у него определенно есть потенциал для того, чтобы выйти из лаборатории и превратить его в настоящую электронику. ®