Ученые создали обратимый токопроводящий клей для замены припоя в электронике
Ученые из Ньюкаслского университета в Англии объединили усилия инженеров-электриков и химиков-технологов для создания так называемого «обратимого» клея. Эта инновация направлена на борьбу с глобальным кризисом электронных отходов и предлагает устойчивую альтернативу неразъемным методам соединения деталей, таким как пайка. Кроме того, даже механические крепежи, например винты, серьёзно затрудняют автоматизированную переработку, и появление нового клея позволяет отказаться и от них.
Хотя стандартный свинцовый припой по-прежнему обеспечивает превосходную электропроводность, его высокая токсичность для окружающей среды вынуждает компании пересматривать производственные решения. Эта дилемма привела к тому, что промышленность начала искать новые способы соединения электрических компонентов, что создало идеальную возможность для внедрения более экологичных и обратимых альтернатив. Как отметил аспирант инженерной школы Бассам, токопроводящие клеи существуют уже давно, но именно возможность сделать их обратимыми дает решение очень реальной проблемы, требующей безотлагательного внимания.
Опираясь на свою предыдущую разработку — обратимый упаковочный клей, — команда создала новую версию, которая является электропроводящей и позволяет соединять электронные компоненты подобно припою. Однако, в отличие от неразъемного припоя, этот новый клей легко растворяется в щелочном растворе или в таком «зеленом» растворителе, как ацетон. Это позволяет аккуратно разделять электронные детали для их повторного использования и переработки.
Этот «однокомпонентный» водный клей производится так же, как стандартная краска, но вместо цветных пигментов в его составе используются токопроводящие серебряные частицы, обеспечивающие уникальные электрические свойства. Другие серебряные токопроводящие клеи уже существуют на рынке, однако новая формула полностью уникальна благодаря своей способности легко растворяться и отсоединяться по требованию. Благодаря использованию недорогих материалов и стандартных процессов производства красок этот клей легко масштабировать для массового выпуска.
Более того, новый клей отлично прилипает к металлам, пластикам и печатным платам. Но, в отличие от предыдущих водных клеев, он не разрушается под воздействием влажной среды — он остается прочным, пока его не решат удалить. Ведущий исследователь проекта Марк Геогхеган пояснил, что токопроводящие клеи редко используются в том числе потому, что серебро является дорогим и токсичным для окружающей среды материалом. Благодаря обратимости их клея серебро можно извлекать и использовать повторно, что важно для снижения затрат и сохранения чистоты экологии.
Проблема глобального кризиса электронных отходов огромна. Ежегодно в мире образуется 62 миллиарда килограммов электронного мусора, что эквивалентно одному миллиону двухквартирных домов. К сожалению, в настоящее время перерабатывается менее 25 процентов этого объема. Такое огромное количество выброшенной техники означает серьезную потерю полезных ископаемых, которые являются ограниченными, высоко востребованными ресурсами и добываются всего в нескольких регионах мира, некоторые из которых страдают от серьезной политической нестабильности. Разработанный обратимый токопроводящий клей предлагает прямое решение эпидемии электронных отходов: он позволяет аккуратно разбирать электронные компоненты, облегчая извлечение и переработку этих ценных и труднодоступных материалов.
Исследование в журнале Advanced Electronic Materials.