Insinyur Virginia Tech Membuat PCB yang Tahan Lama, Memperbaiki Sendiri, dan Dapat Didaur Ulang

Sebuah tim ilmuwan telah mengembangkan jenis baru papan sirkuit penyembuhan diri yang tetap berfungsi bahkan setelah kerusakan mekanis yang parah dan dapat dibentuk ulang atau didaur ulang seluruhnya menggunakan panas. Diresapi dengan logam cair dan dibangun menggunakan polimer yang dikenal sebagai vitrimer, papan sirkuit baru dapat secara dramatis mengurangi limbah elektronik dan mengubah daya tahan elektronik konsumen. Vitrimer mempertahankan kekuatan bahan termoset tradisional sambil memungkinkan fleksibilitas dan perbaikan, sehingga memungkinkan untuk mengkonfigurasi ulang papan yang rusak tanpa mengorbankan kinerja listrik.

Sesuai sebuah penelitian yang diterbitkan di Advanced Materials pada 1 Juni, papan dibuat dengan mencampur vitrimer dengan hanya 5% volume tetesan logam cair. Kombinasi ini hampir menggandakan regangan bahan saat putus, atau kemampuan peregangan, dibandingkan dengan vitrimer saja. Tetesan tertanam juga fleksibel, berfungsi sebagai konduktor fleksibel sebagai pengganti kabel logam yang digunakan pada papan tradisional. Dengan menggunakan rheometer, pengujian menunjukkan material tersebut dapat kembali ke bentuk aslinya setelah deformasi yang diinduksi panas mulai dari 170 ° C hingga 200 ° C, yang tidak dapat dicapai oleh termoset berbasis epoksi konvensional.

Para insinyur juga menunjukkan bahwa material tersebut tetap sangat konduktif dan dapat memulihkan fungsi listriknya setelah rusak. “Papan sirkuit modern tidak dapat melakukan ini,” kata Josh Worch, salah satu penulis utama studi tersebut. Timnya merancang komposit dinamis dengan tujuan membangun ekonomi sirkular di sekitar elektronik. Desainnya mengatasi masalah lingkungan utama: sebagian besar papan sirkuit saat ini menggunakan termoset yang tidak dapat didaur ulang dan berakhir di tempat pembuangan sampah.

Sampah elektronik telah meningkat lebih dari dua kali lipat dalam 12 tahun, dari 34 menjadi 62 miliar kilogram, seperti yang dicatat dalam laporan PBB tahun 2024. Meskipun mengandung logam berharga seperti emas, papan saat ini sulit dipecah dan direklamasi karena sifat permanen dari plastik termoset. Desain berbasis vitrimer baru, sebaliknya, memungkinkan pemisahan dan penggunaan kembali bahan dengan mudah. “Bahkan jika papan rusak,” kata Michael Bartlett, penulis utama lainnya, “kinerja listrik tidak akan menderita.”

Lebih banyak pekerjaan perlu dilakukan untuk meningkatkan pemulihan beberapa elemen, tetapi kemajuan ini adalah langkah besar menuju elektronik yang lebih hijau, kata para peneliti. Teknologi ini suatu hari nanti bisa ada di berbagai jenis perangkat, mulai dari ponsel dan laptop hingga perangkat yang dapat dikenakan dan TV, mengubah cara perangkat dibuat, dioperasikan, dan didaur ulang.