kleine elektronica, inclusief smartwatches en fitnesstrackers, zijn niet gemakkelijk te demonteren en te recyclen. Dus als er een nieuw model uitkomt, de meeste gebruikers sturen de oude apparaten naar de gevaarlijke afvalstromen. Om de recycling van kleine elektronica te vereenvoudigen, onderzoekers rapporteren in ACS toegepaste materialen en interfaces hebben een twee-metalen nanocomposiet ontwikkeld voor circuits die uiteenvallen wanneer ze in water worden ondergedompeld. Ze demonstreerden de circuits in een prototype voorbijgaand apparaat - een functionele smartwatch die binnen 40 uur oploste.

Geplande veroudering en het snelle tempo van technologische innovaties leiden tot nieuwe apparaten die voortdurend oude versies vervangen, die miljoenen tonnen elektronisch afval per jaar genereert. Recycling kan de hoeveelheid e-waste verminderen en is op veel plaatsen verplicht. Echter, het is vaak niet de moeite waard om kleine consumentenelektronica te recyclen omdat hun onderdelen met de hand moeten worden geborgen, en enkele verwerkingsstappen, zoals open verbranding en zuuruitloging, kan gezondheidsproblemen en milieuvervuiling veroorzaken. Oplosbare apparaten die op verzoek uit elkaar vallen, kunnen beide problemen oplossen. Eerder ontwikkelden Xian Huang en collega's een op zink gebaseerd nanocomposiet dat oploste in water voor gebruik in tijdelijke circuits, maar het was niet geleidend genoeg voor consumentenelektronica. Dus, ze wilden de elektrische eigenschappen van hun oplosbare nanocomposiet verbeteren en tegelijkertijd circuits maken die robuust genoeg zijn om dagelijks gebruik te weerstaan.

De onderzoekers hebben het op zink gebaseerde nanocomposiet aangepast door zilveren nanodraden toe te voegen, waardoor het zeer geleidend is. Vervolgens, ze drukten de metaaloplossing af op stukjes poly(vinylalcohol) - een polymeer dat in water afbreekt - en stolden de circuits door kleine druppeltjes water aan te brengen die chemische reacties vergemakkelijken en vervolgens verdampen. Met deze aanpak, het team maakte een smartwatch met meerdere printplaten met nanocomposiet in een 3D-geprinte behuizing van poly(vinylalcohol). De smartwatch had sensoren die de hartslag van een persoon nauwkeurig konden meten, zuurstofgehalte in het bloed en aantal stappen, en stuurde de informatie naar een mobiele telefoon-app via een Bluetooth-verbinding. De buitenverpakking hield het zweet vast, maar toen het hele apparaat volledig in water was ondergedompeld, zowel de polymeerbehuizing als de circuits losten binnen 40 uur volledig op. Het enige dat achterbleef waren de onderdelen van het horloge, zoals een organisch lichtgevende diode (OLED) scherm en microcontroller, evenals weerstanden en condensatoren die in de circuits waren geïntegreerd. De onderzoekers zeggen dat het twee-metalen nanocomposiet kan worden gebruikt om tijdelijke apparaten te produceren met prestaties die overeenkomen met die van commerciële modellen. die een grote bijdrage kunnen leveren aan het oplossen van de uitdagingen van klein elektronisch afval.