Ученые из Вирджинского технологического института в США создали новые печатные платы с жидким металлом, которые самовосстанавливаются и эффективно работают даже при тяжелых повреждениях.
Эти платы также можно отправить на переработку после завершения срока службы. Они были созданы из нового материала под названием витример — особого полимера, способного оставаться жестким и прочным при обычных температурах, однако пластичного и способного менять форму при более высоких температурах.
Обычно печатные платы изготавливают из таких материалов как силикон и эпоксидные смолы — пластиков, которые остаются твердыми и жесткими даже под действием тепла. Однако форму витримера можно изменить под действием высоких температур. Это позволяет разработать совершенно новые конфигурации печатных плат. Кроме этого печатные платы из витримера можно починить в случае получения ими повреждений. Их легче разбирать и извлекать из них отдельные материалы при необходимости.
«Наш материал не похож на обычные электронные композиты. Печатные платы удивительно прочны и функциональны. Даже при механической деформации или повреждении они продолжают работать», — подчеркивает профессор кафедры машиностроения в Вирджинском технологическом институте Майкл Бартлетт.
Для оценки нового материала исследователи использовали универсальную испытательную машину, которая растягивает или сжимает материал, чтобы измерить его деформацию во время разрыва. Добавление только 5% по объему капель жидкого металла к витримеру примерно удвоило деформацию при разрыве по сравнению с одним витримером.
Для испытания материала, пропитанного жидким металлом, группа также использовала устройство под названием реометр, которое измеряет текучесть и деформационное поведение материалов. Они применили 1% деформацию при температурах от 170 °C до 200 °C и обнаружили, что витример способен смягчаться и возвращаться в исходное состояние, чего не могут сделать традиционные термореактивные материалы.
Витример сочетается с каплями жидкого металла, которые копируют функцию жестких металлических проводов в традиционных печатных платах, обеспечивая проводимость. Полученный материал настолько проводящий, что только 5% смеси должно быть жидким металлом.
Разработчики уверяют, что новый тип печатной платы способен продолжать эффективно работать даже в условиях высоких нагрузок, в случае деформации и изменения формы под воздействием высоких температур. Новый тип печатных плат был создан с целью сокращения электронных отходов.
В настоящее время электроника, включая печатные платы, выбрасывается из-за повреждения или трудностей с утилизацией материалов. По информации ООН, за последние 12 лет объем электронных отходов вырос вдвое с 34 млрд кг до 62 млрд. Только небольшой процент выброшенных печатных плат, таких как золотые электроды или некоторые другие драгоценные минералы и металлы, восстанавливается в процессе переработки, включающей химическую обработку с использованием сильных кислот.
«Традиционные печатные платы изготовлены из постоянных термореактивных материалов, которые невероятно трудно переработать. Наш динамический композитный материал может быть восстановлен или переформован в случае повреждения путем применения тепла, и его электрические характеристики не пострадают. Современные печатные платы просто не могут этого сделать», — отмечает один из соавторов исследования, профессор кафедры химии в Вирджинском технологическом институте Джош Ворч
Результаты исследования обнародованы в журнале Advanced Materials
Источник: LiveScience
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: