Et opløseligt smartwatch gør det nemmere at genbruge elektronik

Lille elektronik, inklusive smartwatches og fitness trackere, er ikke let at skille ad og genbruge. Så når der kommer en ny model, de fleste brugere sender de gamle enheder i farlige affaldsstrømme. For at forenkle genbrug af små elektronik, forskere, der rapporterer i ACS anvendte materialer og grænseflader har udviklet en to-metal nanokomposit til kredsløb, der går i opløsning, når de nedsænkes i vand. De demonstrerede kredsløbene i en prototype af forbigående enhed - et funktionelt smartwatch, der gik i opløsning inden for 40 timer.

Planlagt forældelse og det høje tempo i teknologiske innovationer fører til nye enheder, der løbende erstatter gamle versioner, som genererer millioner af tons elektronisk affald om året. Genbrug kan reducere mængden af ​​e-affald og er obligatorisk mange steder. Imidlertid, det er ofte ikke besværet værd at genbruge små forbrugerelektronik, fordi deres dele skal reddes i hånden, og nogle behandlingstrin, såsom åben afbrænding og syreudvaskning, kan forårsage sundhedsproblemer og miljøforurening. Opløselige enheder, der går i stykker efter behov, kan løse begge disse problemer. Tidligere Xian Huang og kolleger udviklede en zink-baseret nanokomposit, der blev opløst i vand til brug i midlertidige kredsløb, men det var ikke ledende nok til forbrugerelektronik. Så, de ønskede at forbedre deres opløselige nanokomposits elektriske egenskaber og samtidig skabe kredsløb, der var robuste nok til at modstå daglig brug.

Forskerne modificerede den zinkbaserede nanokomposit ved at tilføje sølv nanotråde, gør den meget ledende. Derefter, de screenprintede den metalliske opløsning på stykker af poly(vinylalkohol) - en polymer, der nedbrydes i vand - og størknede kredsløbene ved at påføre små dråber vand, der letter kemiske reaktioner og derefter fordampe. Med denne tilgang, holdet lavede et smartwatch med flere nanokomposit-printede printkort inde i et 3D-printet poly(vinylalkohol) etui. Smartwatchet havde sensorer, der nøjagtigt målte en persons puls, iltniveauer i blodet og antal skridt, og sendte oplysningerne til en mobiltelefon-app via en Bluetooth-forbindelse. Den ydre pakke holdt til at svede, men når hele enheden var helt nedsænket i vand, både polymerhuset og kredsløbene opløstes fuldstændigt inden for 40 timer. Det eneste, der var tilbage, var urets komponenter, såsom en organisk lysemitterende diode (OLED) skærm og mikrocontroller, samt modstande og kondensatorer, der var blevet integreret i kredsløbene. Forskerne siger, at to-metal nanokomposit kan bruges til at producere transiente enheder med ydeevne, der svarer til kommercielle modeller, som kunne gå langt i retning af at løse udfordringerne med mindre elektronikaffald.