Учёные создали перерабатываемую электронику из жидкого металла

Учёные из Университета Вашингтона (США) представили новую композитную материал-систему, призванную поставить под сомнение устоявшуюся роль жёстких печатных плат и способствовать переходу к более экологичной электронике.

В основе разработки — гибкий полимерный композит, в который встроены микроскопические капли жидкого металла. При этом материал не только растяжим, но и способен к самовосстановлению и переработке — чего не свойственно большинству современных электронных компонентов.

Сегодня количество электронных отходов растёт крайне быстро, и темпы переработки не успевают за масштабом: без кардинальных изменений ежегодное накопление может достичь порядка 90 млн тонн к 2030 году. При неправильной переработке такие отходы могут представлять риск для здоровья и окружающей среды из-за наличия свинца, ртути и других токсичных веществ.

В традиционных электронных платах ток проходит по металлическим дорожкам, закреплённым на жёсткой основе из стеклоткани и эпоксидной смолы. Авторы новой работы заменили это классическое устройство на мягкий композит: в полимере распределены капли жидкого металла на основе галлия. Схемы образуются в материале путём лёгкой надрезки рисунка на поверхности — таким образом соседние капли соединяются и обеспечивают проводимость, тогда как остальная часть остаётся изолирующей.

По словам доцента кафедры машиностроения Мохаммад Х. Малакути, группе ученых создать множество функций внутри одного материала. Их цель — построить универсальную платформу для гибких и многоразовых устройств. Он отметил, что нельзя сначала производить устройства, а потом задумываться об их переработке: именно такой подход и сформировал сегодняшнюю проблему с электронными отходами.

Особое внимание команда уделила возможности вторичного использования материалов. Полимерная матрица может быть разрушена посредством простой химической обработки, после чего жидкий металл освобождается для повторного использования. В испытаниях удалось извлечь 94% металла из образцов.

Кроме того, композит демонстрирует свойства самовосстановления: материал можно разрезать на части, изменить его конфигурацию и вновь соединить под действием тепла и давления — схема в новом расположении продолжит функционировать.

Ученые отмечают, что их работа открывает путь к электронике, проектируемой не просто на срок эксплуатации, но с учётом возможности ремонта, перенастройки и повторной переработки. Это изменение парадигмы может оказаться ключевым для снижения экологической нагрузки и более рационального использования ресурсов.

Тем не менее, пока речь идёт о лабораторной фазе: перед промышленным внедрением предстоит решить задачи масштабирования производства, оценки экономической эффективности и длительной надёжности. Но предложенная технология уже символизирует значительный шаг к устойчивой электронике, способной снизить бремя электронных отходов и вскрыть новые возможности для многоразового использования материалов.