Da un nuovo materiale una speranza per il riciclo dei rifiuti elettronici

Roma – Grazie a un nuovo materiale sarà possibile migliorare il riciclo degli e-waste, i rifiuti elettronici. E’ quanto emerge da un nuovo studio guidato dal Massachusetts Institute of Technology (MIT) e pubblicato su RSC Applied Polymers. I rifiuti elettronici, o e-waste, rappresentano un problema globale in rapida crescita e si prevede che peggioreranno con la produzione di nuovi tipi di elettronica flessibile per la robotica, dispositivi indossabili, monitor sanitari e altre nuove applicazioni, compresi i dispositivi monouso. Un nuovo tipo di materiale di substrato flessibile sviluppato dal MIT, dall’Università dello Utah e da Meta ha il potenziale per consentire non solo il riciclo di materiali e componenti al termine del ciclo di vita utile di un dispositivo, ma anche la produzione su larga scala di circuiti multistrato più complessi rispetto a quelli forniti dai substrati esistenti. “Riconosciamo che i rifiuti elettronici sono una crisi globale in corso che non farà che peggiorare man mano che continuiamo a costruire più dispositivi per l’Internet delle cose e con lo sviluppo del resto del mondo”, afferma Thomas Wallin, professore associato presso il Dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali del MIT. Finora, gran parte della ricerca accademica su questo fronte ha mirato a sviluppare alternative ai substrati convenzionali per l’elettronica flessibile, che utilizza principalmente un polimero chiamato Kapton, un nome commerciale per la poliimmide. La maggior parte di queste ricerche si è concentrata su materiali polimerici completamente diversi, ma “questo ignora davvero il lato commerciale, ovvero il motivo per cui le persone hanno scelto i materiali con cui hanno iniziato”, afferma Wallin. Il Kapton ha molti vantaggi, tra cui eccellenti proprietà termiche e isolanti e la pronta disponibilità di materiali di partenza. Si prevede che il business della poliimmide diventerà un mercato globale da 4 miliardi di dollari entro il 2030. “È ovunque, in ogni dispositivo elettronico fondamentalmente”, comprese parti come i cavi flessibili che interconnettono diversi componenti all’interno del tuo cellulare o laptop, spiega Wang. È anche ampiamente utilizzato nelle applicazioni aerospaziali per la sua elevata tolleranza al calore. “È un materiale classico, ma non è stato aggiornato per tre o quattro decenni”, afferma. Tuttavia, è anche virtualmente impossibile fondere o dissolvere il Kapton, quindi non può essere rielaborato. Le stesse proprietà rendono anche più difficile produrre i circuiti in architetture avanzate, come l’elettronica multistrato. Il metodo tradizionale per produrre il Kapton prevede il riscaldamento del materiale a una temperatura compresa tra 200 e 300 gradi Celsius. “È un processo piuttosto lento. Ci vogliono ore”, afferma Wang. Il materiale alternativo sviluppato dal team, che è di per sé una forma di poliimmide e pertanto dovrebbe essere facilmente compatibile con l’infrastruttura di produzione esistente, è un polimero fotopolimerizzabile simile a quelli ora utilizzati dai dentisti per creare otturazioni resistenti e durevoli che si polimerizzano in pochi secondi con luce ultravioletta. Questo metodo di indurimento del materiale non solo è relativamente veloce, ma può funzionare anche a temperatura ambiente. Il nuovo materiale potrebbe fungere da substrato per circuiti multistrato, il che fornisce un modo per aumentare notevolmente il numero di componenti che possono essere impacchettati in un piccolo fattore di forma. In precedenza, poiché il substrato Kapton non si scioglie facilmente, gli strati dovevano essere incollati insieme, il che aggiunge passaggi e costi al processo. Il fatto che il nuovo materiale possa essere lavorato a bassa temperatura e al contempo indurirsi molto rapidamente su richiesta potrebbe aprire possibilità per nuovi dispositivi multistrato, afferma Wang. Per quanto riguarda la riciclabilità, il team ha introdotto delle subunità nella struttura portante del polimero che possono essere rapidamente dissolte da una soluzione di alcol e catalizzatore. Quindi, i metalli preziosi utilizzati nei circuiti, così come interi microchip, possono essere recuperati dalla soluzione e riutilizzati per nuovi dispositivi. (30Science.com)