Chế tạo thành công bảng mạch dễ phân huỷ, mỏng như tờ giấy

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Bang New York phát minh được bảng mạch, phát triển các thành phần điện tử dùng một lần, có thể in 3D trên một tờ giấy với mục đích giảm thiểu rác thải điện tử. Nhóm nghiên cứu thiết kế một mạch khuếch đại in trên giấy kết hợp điện trở, tụ điện và bóng bán dẫn, dễ dàng trong ứng dụng thực tế vừa dễ tiêu hủy, không gây ô nhiễm môi trường.

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu sử dụng sáp để in các kênh lên một tờ giấy theo mẫu đơn giản. Sau khi gia nhiệt làm chảy sáp để ngấm vào giấy, các nhà nghiên cứu sử dụng công nghệ in 3D với loại mực bán dẫn và dẫn điện, những loại mực này khi được in sẽ thấm vào khu vực không bị chặn bởi sáp. Sau đó, các nhà khoa học sử dụng kỹ thuật in lụa in các thành phần kim loại dẫn điện bổ sung và đổ chất điện phân dạng gel lên giấy.

Bảng mạch thu được rất linh hoạt và mỏng, tương tự như giấy ngay cả sau khi đã thêm các thành phần điện tử. Để chứng minh khả năng phân hủy của bảng mạch điện, nhóm nghiên cứu đã chứng minh bằng cách châm lửa, toàn bộ bảng mạch nhanh chóng bị đốt cháy thành tro. Theo nhóm nghiên cứu, kết quả này thể hiện khả năng tiến tới việc sản xuất các thiết bị điện tử hoàn toàn chỉ dùng một lần và sau đó sẽ bị thiêu hủy hoặc phân hủy, không tạo rác thải điện tử gây ô nhiễm môi trường.

 Bảng mạch điện tử in trên giấy có thể đốt hoặc phân hủy. Ảnh: Interesting Engineering

Số lượng thiết bị điện tử được sản xuất theo từng năm tăng lên ngày càng lớn, sử dụng nguyên liệu thô trong lĩnh vực điện tử ứng dụng dự kiến sẽ tăng gấp đôi vào năm 2050. Rác thải điện tử cũng đã tăng gần gấp đôi trong 16 năm qua và chỉ có khoảng 20% được thu gom và phân hủy, tái chế hiệu quả.

Những thiết bị điện tử bỏ đi như TV, điện thoại di động, máy tính là nguồn chất thải phát triển rất nhanh chóng. Một nghiên cứu đã ước tính, khối lượng khổng lồ thiết bị điện tử đã bị loại bỏ trên thế giới mà chỉ tính riêng năm 2021, rác thải điện tử đã nặng tới 57 triệu tấn, nặng hơn cả toàn bộ Vạn Lý Trường Thành của Trung Quốc.

Những thiết bị điện tử nhỏ có bảng mạch được làm từ sợi thủy tinh, nhựa và dây kim loại. Những bảng mạch này rất khó khăn trong tái sử dụng và tái chế, tương đối cồng kềnh, không được thuận lợi khi sử dụng trong các thiết bị y tế linh hoạt hoặc sử dụng 1 lần tại điểm chăm sóc sức khỏe (chăm sóc tại gia), máy theo dõi môi trường hoặc thiết bị theo dõi, giám sát sức khỏe mang đeo cá nhân.

Loại vi mạch mới này sẽ được sản xuất đơn giản, tất cả thành phần điện tử được tích hợp hoàn toàn vào tấm giấy hoặc vật liệu dễ phân hủy, có thể bị đốt cháy hoặc phân hủy dễ dàng, giải quyết thách thức khó khăn về rác thải điện tử.

Bảo Lâm