wczoraj o 12:58
,Hiszpania
Szwajcarscy naukowcy opracowali kompostowalną płytkę drukowaną z drewna, która pod względem kluczowych właściwości technicznych ma zbliżać się do konwencjonalnych płytek. Podejście to odpowiada na podstawowy problem branży elektronicznej: drukowane płytki obwodów (Printed Circuit Boards, PCBs) znajdują się w niemal każdym urządzeniu elektronicznym – od smartfonów po elektryczne szczoteczki do zębów – i znacząco przyczyniają się do rosnącej globalnie ilości elektrośmieci, która obecnie przekracza 50 milionów ton rocznie.
Tradycyjne PCBs składają się najczęściej z kompozytu włókien szklanych i tworzyw sztucznych, takich jak żywica epoksydowa. Ta kombinacja materiałów zapewnia wysoką stabilność, odporność na ciepło i trwałość – ale sprawia, że recykling jest niezwykle trudny. Poszczególne komponenty można rozdzielić jedynie przy dużym nakładzie technicznym i finansowym. W praktyce płytki drukowane są często spalane lub składowane. Cenne surowce, takie jak miedź czy złoto, są przy tym tracone, a jednocześnie podczas utylizacji mogą uwalniać się substancje szkodliwe dla środowiska i zdrowia.
Zespół badawczy z Federalnego Laboratorium Nauki o Materiałach i Technologii (Empa) stawia na drewno jako odnawialny surowiec wyjściowy. Wykorzystywane są lignina i celuloza w postaci nanofibryli lignocelulozowych, pozyskiwanych z masy celulozowej. Masa ta powstaje jako produkt uboczny w procesach biorafineryjnych – podejście upcyklingowe, które może znacząco poprawić bilans ekologiczny produkcji elektroniki.
Do produkcji włókna drzewne zmieszano z wodą, tworząc drobną pastę, a następnie sprasowano pod wysokim ciśnieniem. Efektem jest jednolita, gładka i stabilna baza płytki. Testy wykazały, że drewniana płytka drukowana osiąga niemal taką samą sztywność i wytrzymałość jak konwencjonalne płytki z żywicy epoksydowej oraz wykazuje porównywalne właściwości w zakresie przewodnictwa ciepła i prądu. Ponadto powierzchnia jest wystarczająco gładka, aby precyzyjnie nanosić obwody metodą druku atramentowego – co wskazuje, że podejście to można połączyć z istniejącymi procesami produkcyjnymi.
Jako demonstrator naukowcy opracowali w pełni funkcjonalną myszkę komputerową. Obudowa została wykonana z mieszanki bioplastiku i cząstek drewna w technologii druku 3D. Podczas użytkowania urządzenie zachowywało się jak standardowa mysz, a po zakończeniu cyklu życia można je było w całości skompostować.
Technologia nie jest jednak jeszcze w pełni dopracowana. Obecnie materiał jest bardziej wrażliwy na wilgoć niż klasyczne płytki drukowane. Zespół Empa pracuje więc nad powłokami ochronnymi i dostosowaniem materiałów, aby zwiększyć przydatność do codziennego użytku. Wstępne szacunki wskazują również, że emisje dwutlenku węgla podczas produkcji drewnianych PCBs mogłyby zostać zredukowane o ponad połowę.
Jeśli uda się pokonać te wyzwania i osiągnąć skalę przemysłową, kompostowalne płytki drukowane z drewna mogą stać się kluczowym elementem w znaczącym ograniczeniu elektrośmieci i emisji w produkcji elektroniki.
