Науковці з Вірджинського технологічного інституту у США створили нові друковані плати з рідким металом, що самовідновлюються і ефективно працюють навіть за важких ушкоджень.

Ці плати також можно відправити на переробку після завершення терміну служби. Їх було створено з нового матеріалу під назвою вітрімер - особливого полімеру, здатного залишатись жорстким і міцним за звичайних температур, однак пластичного і здатного змінювати форму за більш високих температур.

Зазвичай друковані плати виготовляють з таких матеріалів як силікон та епоксидні смоли - пластиків, що залишаються твердими та жорсткими навіть під дією тепла. Однак форму вітрімеру можна змінити під дією високих температур. Це дає змогу розробити абсолютно нові конфігурації друкованих плат. Окрім цього друковані плати з вітрімеру можна полагодити у разі отримання ними пошкоджень. Їх легше розбирати та вилучати з них необхідні окремі матеріали за потреби.

«Наш матеріал не схожий на звичайні електронні композити. Друковані плати напрочуд міцні та функціональні. Навіть при механічній деформації чи пошкодженні вони продовжують працювати», - підкреслює професор кафедри машинобудування у Вірджинському технологічному інституті Майкл Бартлетт.

Для оцінки нового матеріалу дослідники використовували універсальну випробувальну машину, яка розтягує або стискає матеріал, щоб виміряти його деформацію під час розриву. Додавання лише 5% за обсягом крапель рідкого металу до вітримеру приблизно подвоїло деформацію при розриві порівняно з одним вітримером. Для випробування матеріалу, просоченого рідким металом, група також використовувала пристрій під назвою реометр, який вимірює плинність та деформаційну поведінку матеріалів.

Вони застосували 1% деформацію при температурах від 170 °C до 200 °C і виявили, що вітример здатний пом'якшуватись і повертатися у вихідний стан, чого не можуть зробити традиційні термореактивні матеріали. Вітример поєднується з краплями рідкого металу, які копіюють функцію жорстких металевих проводів у традиційних друкованих платах, забезпечуючи провідність. Отриманий матеріал настільки провідний, що тільки 5% суміші має бути рідким металом.

Розробники запевняють, що новий тип друкованої плати здатен продовжувати ефективно працювати навіть в умовах високих навантажень, у разі деформації та зміни форми під впливом високих температур. Новий тип друкованих плат був створений з метою скорочення електронних відходів.

В даний час електроніка, включаючи друковані плати, викидається через пошкодження або труднощі з утилізацією матеріалів. За інформацією ООН, за останні 12 років обсяг електронних відходів зріс вдвічі із 34 млрд кг до 62 млрд. Лише невеликий відсоток викинутих друкованих плат, таких як золоті електроди або деякі інші дорогоцінні мінерали та метали, відновлюється у процесі переробки, що включає хімічну обробку з використанням сильних кислот.

«Традиційні друковані плати виготовляються із постійних термореактивних матеріалів, які неймовірно важко переробляти. Наш динамічний композитний матеріал може бути відновлений або переформований у разі пошкодження шляхом застосування тепла, та його електричні характеристики не постраждають. Сучасні друковані плати просто не можуть цього зробити», - зазначає один з співавторів дослідження, професор кафедри хімії у Вірджинському технологічному інституті Джош Ворч.

Результати дослідження оприлюднені у журналі Advanced Materials.