Теперь растворяемые смарт-часы и электроника, способные растворятся по желанию, могли бы помочь остановить растущий поток электронных отходов на Земле. Вот только технические характеристики растворимого гаджета пока уступают флагманским электронным устройствам.
Развитие электроники на протяжении нескольких десятков лет привело к взрывному росту ее использования, и в не далеком 2019 году мировой рынок продажи бытовой электроники достиг более одного триллиона долларов США. Однако постоянная замена устаревшей электроники, телефонов и умных гаджетов на новые версии также приводит к образованию более 53 600 000 тонн электротехнических отходов в год и только около 17 процентов перерабатывается. Так или иначе несколькими годами ранее подсчитано, что всего объема глобальных электронных отходов было бы достаточно для строительства 4 500 "Эйфелевых" башен.
Ученые позиционируют растворяемые смарт-часы в качестве следующего шага в решении проблемы электронных отходов.
До сих пор разборка электроники предпочиталась из-за метода извлечения драгоценных металлов, содержащихся в ее компонентах. Индустрия переработки конечно может помочь справиться с некоторыми электронными отходами, но традиционный подход хорошо работает для крупной бытовой техники, такой как стиральные машины. Мелкую же электронику, такую как планшетные компьютеры, наручные смарт-часы, смартфоны, особенно фитнес-трекеры (браслеты), и тому подобное, нелегко быстро разобрать и переработать. К тому же, ручное извлечение деталей для вторичной переработки может быть связано с опасными процессами, огнем, щелочью, кислотой. Наверное, поэтому инженер-электрик Сянь Хуанг из Тяньцзиньского университета в Китае и его коллеги исследовали возможность создания компактной электроники, которая могла бы быстрей, и безопасней утилизироваться.К слову сказать, ранее исследователи разработали композитный материал из наночастиц цинка, который растворялся в воде, для использования во временных цепях. Однако он не обладал достаточной электропроводностью для бытовой электроники.
В новом же исследовании ученые модифицировали нанокомпозит на основе цинка, добавив в него серебряные нанопроволоки, что повысило его электропроводность. Затем они сделали печать схемы металлическим раствором на кусочке полимера, который разлагается в воде. Далее исследователи спекали схему вместе, нанося маленькие капли воды, которые способствуют химическим реакциям и затем испаряются.
Используя этот подход, исследователи (пишущие в журнале ACS Applied Materials & Interfaces) создали наручные смарт-часы с несколькими нанокомпозитными печатными платами внутри полимерного корпуса, который создан по технологии 3D-печати и может разлагаться водой.
Растворимые умные-часы оснащены датчиками для точного измерения пульса, уровня кислорода в крови, а так же количество шагов. В ходе тестирования исследователи убедились, что новое устройство способно точно записывать биометрические данные. Все эти данные (плюс эмодзи или идентификатор звонящего) можно передавать через Bluetooth-соединение, в приложение для мобильного телефона, так же как классическими смарт-часами и сопряженным телефоном.
В наручных часах, на небольшом OLED-экране (созданном из органических светодиодов) можно отображать такие данные, как дата, текущее время и сообщения или уведомления с подключенного мобильного телефона (смартфона), а также параметры активности пользователя, за которыми он хочет следить.
Определенная проблема заключается в том, что носимые гаджеты, фитнес-браслеты и смарт-часы должны быть долговечными. Хотя не все из подобных устройств безопасны для душа или бассейна. Так, большинство производителей утверждают, что их аппараты способны выдержать испытания при попадании под ливень, мытье посуды и спортивных тренировках.
Растворимые умные-часы, как умный способ борьбы с электронными отходами.
Электронные отходы - это вполне закономерная проблема. В последние годы технологические гиганты принимали усилия по обеспечению экологической безопасности.
Внешняя поверхность растворяемых смарт-часов устойчива к поту, а также выдерживают определенную степень влажности, но когда новое электронное устройство полностью погружено в воду, инновационные микросхемы и корпус должны, как говорилось ранее, полностью растворится в течение сорока часов. Остаются только встроенные в схемы компоненты часов, такие как микроконтроллер и OLED-экран, а также конденсаторы и резисторы.
Ученый Сянь Хуанг сообщает, что: "Этот результат демонстрирует методы получения высокопроизводительных электронных схем, которые могут быть легко переработаны."
Исследователи из Тяньцзиньского университета также отметили, что новые композиты являются биорезорбируемыми, то есть они могут растворяться в организме, и демонстрируют гораздо лучшие электрические и механические характеристики, чем другие биорезорбируемые краски. Таким образом, по словам ученого Сянь Хуанга, они могут привести "к созданию печатаемых и имплантируемых устройств, которые могут исчезать в организме человека после выполнения своих функций".
Большинство биорезорбируемых электронных устройств изготавливаются с использованием процессов комплементарного металл-оксид-полупроводника (КМОП), "которые занимают много времени и требуют множества специальных процессов", - говорит Сянь Хуанг. "В отличие от них, гаджеты, изготовленные с использованием этих нанокомпозитов, могут массово производиться методом печати с гораздо меньшими затратами средств и энергии, и гораздо более высокой производительностью, и пропускной способностью, что позволяет предположить, что они могут быть легко включены в существующие производственные линии электрических схем", так же отмечает инженер-электрик.
В будущем Сянь Хуанг и его коллеги инженеры-электрики планируют создать больше видов электронных устройств с использованием своих нанокомпозитов. Сянь Хуанг сказал: "Я надеюсь, что все больше и больше компаний производящих электронику смогут использовать эти методы для своих продуктов, что поможет им снизить стоимость производства и переработки".
Одной из проблем при создании практичной новой электроники является оптимизация свойств упаковочных материалов, чтобы они соответствовали скорости деградации схем. По словам Хуанга: "Введение дополнительных упаковочных материалов не является большой проблемой, поскольку носимая и портативная электроника в любом случае должна быть упакована для повышения ее надежности".
Возможно, растворяемая электроника появится на полках магазинов через длительное время, но с ней явно, процесс утилизации будет немного проще.
Эта новость вероятно может иметь продолжение и будет сразу обновлена, когда появится новая информация. Оставайтесь с нами!
2:06 PM
Здравствуйте,
Идея интересная, особенно если она удешевит стоимость покупки..., тогда появление в магазинах дешевых эко смарт часов станет очень хорошей новостью для покупателей.