Amerikaanse onderzoekers hebben een recyclebare werkende printplaat ontwikkeld op basis van herbruikbare plastic.
Het is onderzoekers van de Universiteit van Washington gelukt om een werkende printplaat te ontwikkelen waarbij vitrimeren worden gebruikt in plaats van traditioneel plastic.
Vitrimeren zijn een soort plastic die lijken op polymeren, met als belangrijkste verschil dat deze om te smelten zijn. Tot nu toe is het probleem altijd geweest dat vitrimeren in de praktijk nooit helemaal uit werden gehard, en te duur zijn voor gebruik in elektronica. Maar de onderzoeker hebben een nieuwe formule ontwikkeld waardoor de vitrimeren in dezelfde klasse van uitharding vallen als epoxy.
Vitrimeren in de printplaat
Vitrimeren werden in 2015 werd geïntroduceerd. Het nieuwe materiaal op basis hiervan is een tweecomponenten thermohardende epoxy, kan op vergelijkbare wijze als traditionele PCB’s worden verwerken. Het kan meerdere keren worden gerecycled zonder kwaliteitsverlies. Vitrimerketens kunnen door warmte of specifieke oplosmiddelen worden losgeweekt en opnieuw worden gehard, wat het recyclen aanzienlijk eenvoudiger maakt.
Een ander voordeel van vitrimeren is dat de met glasvezel versterkte basis van PCB’s volledig uitgehard kunnen worden opgeslagen. Dit verlengt de houdbaarheid en vereenvoudigt de opslag. De volledig uitgeharde vitrimeren kunnen eenvoudig worden verwerkt en hersteld met bestaande apparatuur.
Efficiëntie
Het recyclingproces van de printplaat met vitrimeren is volgens de onderzoekers opvallend efficiënt. De componenten worden eerst verwijderd en de koperen lagen worden geëtst. Daarna wordt het materiaal in een gelatineachtige vorm opgelost. Dat maakt de glasvezelmat en metalen eenvoudig terug te winnen. De onderzoekers rapporteren 98 procent terugwinning en hergebruik van de epoxy, 100 procent van de glasvezel en metalen, en 91 procent van het recyclingoplosmiddel.
Om het nieuwe materiaal in de praktijk in te zetten als vervanger voor traditionele PCB-materialen, moet het qua kosten en elektrische eigenschappen vergelijkbaar zijn. De UW-onderzoekers hebben dit getest door een 2,4-GHz zender op een vitrimeren-PCB te bouwen, vergelijkbaar met een typisch IoT-apparaat. De vPCB bleek qua elektrische en mechanische eigenschappen vrijwel identiek aan het veelgebruikte FR-4-materiaal, en was even duurzaam tijdens productie en reparatie.
