Tim Inovatif Menciptakan Barang Elektronik yang Dapat Didaur Ulang dan Dapat Disembuhkan untuk Memerangi Limbah Elektronik

INSIDER Elektronik &Sensor

(Dari kiri) Ravi Tutika, Michael Bartlett, Josh Worch, dan Meng Jiang menguji sirkuit daur ulang yang dibuat oleh tim dari teknik mesin dan kimia. (Gambar:Alex Parrish untuk Virginia Tech)

Antara peningkatan dan kerusakan pada ponsel, tablet, laptop, dan peralatan rumah tangga, begitu banyak perangkat elektronik yang dibuang ke tempat sampah sehingga diberi nama sendiri:limbah elektronik.

Menurut laporan PBB pada tahun 2024, jumlah sampah elektronik di seluruh dunia meningkat hampir dua kali lipat dalam 12 tahun terakhir, dari 34 miliar menjadi 62 miliar kilogram — setara dengan 1,55 juta truk pengangkut barang — dan diperkirakan akan mencapai 82 miliar kilogram pada tahun 2030. Hanya 13,8 miliar kilogram — sekitar 20 persen dari total sampah elektronik — yang diperkirakan akan didaur ulang, jumlah yang diperkirakan tidak akan berubah.

Sederhananya, kita semakin banyak membuang perangkat elektronik, dan daur ulang pun tidak bisa mengimbanginya. Namun studi baru di Material Lanjutan oleh dua tim peneliti Virginia Tech menawarkan solusi potensial terhadap masalah limbah elektronik:bahan yang dapat didaur ulang yang dapat membuat barang elektronik lebih mudah diurai dan digunakan kembali.

Michael Bartlett, profesor teknik mesin, dan Josh Worch, asisten profesor kimia, berasal dari bidang yang berbeda, namun bersama-sama mereka menciptakan kelas baru bahan sirkuit. Dengan kerja keras yang signifikan dari tim peneliti pascadoktoral dan mahasiswa pascasarjana, termasuk Dong Hae Ho, Meng Jiang, dan Ravi Tutika, sirkuit baru ini dapat didaur ulang, menghantarkan listrik, dapat dikonfigurasi ulang, dan dapat menyembuhkan diri sendiri setelah rusak. Namun bahan ini tetap mempertahankan kekuatan dan daya tahan plastik papan sirkuit tradisional — fitur yang jarang ditemukan dalam satu bahan.

Bahan baru ini dimulai dengan vitrimer, polimer dinamis yang dapat dibentuk kembali dan didaur ulang. Bahan serbaguna ini dikombinasikan dengan tetesan logam cair yang berfungsi membawa arus listrik, seperti yang dilakukan logam kaku pada sirkuit tradisional.

Ini adalah pendekatan yang berbeda secara mendasar dari perangkat elektronik lain yang dapat didaur ulang atau fleksibel. Dengan menggabungkan polimer berperforma tinggi dan mudah beradaptasi dengan logam cair konduktif listrik, sirkuit baru ini mampu bertahan dalam berbagai tantangan.

“Material kami tidak seperti komposit elektronik konvensional,” kata Bartlett. "Papan sirkuit sangat tangguh dan fungsional. Bahkan di bawah perubahan bentuk atau kerusakan mekanis, papan tersebut tetap berfungsi."

Mendaur ulang papan sirkuit tradisional melibatkan beberapa langkah dekonstruksi yang boros energi dan masih menghasilkan limbah dalam jumlah besar. Miliaran dolar komponen logam berharga hilang dalam proses tersebut. Mendaur ulang papan sirkuit tim sangatlah mudah dan dapat dilakukan dengan berbagai cara.

“Papan sirkuit tradisional terbuat dari termoset permanen yang sangat sulit untuk didaur ulang,” kata Worch. "Di sini, material komposit dinamis kami dapat disembuhkan atau dibentuk kembali jika rusak, dengan menerapkan panas, dan kinerja listrik tidak akan terganggu. Papan sirkuit modern tidak dapat melakukan hal ini."

Papan sirkuit vitrimer juga dapat didekonstruksi pada akhir masa pakainya menggunakan hidrolisis alkali, sehingga memungkinkan pemulihan komponen utama seperti logam cair dan LED. Penggunaan kembali sepenuhnya seluruh komponen komposit konduktif dalam proses loop tertutup tetap menjadi tujuan penelitian di masa depan.

Meskipun jumlah perangkat elektronik yang dibuang oleh konsumen di dunia tidak dapat dibatasi, upaya ini merupakan langkah penting untuk menjauhkan lebih banyak perangkat elektronik dari tempat pembuangan sampah.

Sumber