Trong khi nhiều người trong chúng ta hào hứng với một chiếc điện thoại mới mỗi năm, vấn đề rác thải điện tử ngày càng gia tăng. Nhiều thiết bị trong số này không được chế tạo với mục đích tái chế và rất khó để chiết xuất các kim loại quý như vàng và bạc từ chúng để tái sử dụng. Thay vào đó, phần lớn chất thải điện tử này được đưa vào bãi rác, nơi nó có thể làm rò rỉ các hóa chất độc hại ra môi trường.

Một lĩnh vực nghiên cứu đang phát triển được gọi là điện tử tạm thời – những thiết bị điện tử được tạo ra để phân hủy sau một khoảng thời gian nhất định hoặc khi chúng gặp phải tác nhân cụ thể như nhiệt hoặc nước. Những điều này không chỉ giúp giảm thiểu chất thải điện tử mà còn tạo ra các cảm biến trong cơ thể con người hoặc môi trường có thể phân hủy sinh học khi công việc của họ hoàn thành.

Nhà nghiên cứu Junpyo Kwon cầm một mẫu mạch điện tử phân hủy sinh học của nhóm nghiên cứu.

Đối với nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại Berkeley Lab và UC Berkeley đã phát triển và chứng minh các mạch in có thể phân hủy thành vật liệu tái sử dụng, bao gồm cả kim loại quý. Thiết kế mới được xây dựng dựa trên công trình trước đó của nhóm, nơi họ tạo ra nhựa có thể phân hủy sinh học với các enzym nhúng có thể phá vỡ các chuỗi polyme của vật liệu trong nước nóng hoặc trong đất, làm phân hủy nhựa trong vài ngày. Một phân tử được gọi là RHP phân tán enzym thành các cụm trong nhựa, giúp chúng không phá hủy vật liệu quá sớm.

Lần này, các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh công thức để sử dụng các loại cocktail rẻ tiền, nhằm hợp lý hóa quá trình sản xuất và giảm chi phí. Họ sử dụng nhựa phân hủy sinh học làm chất nền và trên đó in các mạch điện tử làm bằng mực dẫn điện. Loại này được tạo thành từ các mảnh bạc hoặc hạt đen carbon để cung cấp độ dẫn điện, chất kết dính polyester giữ tất cả lại với nhau và các loại cocktail enzyme cuối cùng làm sáng tỏ toàn bộ bằng cách phân hủy chất kết dính.

Nhóm đã kiểm tra toàn bộ vòng đời được đề xuất của các mạch. Đầu tiên, họ cất chúng trong ngăn kéo bảy tháng ở điều kiện bình thường, tiếp xúc với những biến động hàng ngày về nhiệt độ và độ ẩm. Sau đó, họ cho một dòng điện chạy qua chúng liên tục trong một tháng. Nhóm nghiên cứu cho biết, các mạch được lưu trữ hoạt động tốt như những mạch mới tinh, cho thấy chúng chưa bắt đầu xuống cấp sớm.

Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra khả năng phân hủy sinh học của chúng. Họ để chúng ngâm trong nước ấm vài ngày, và phát hiện ra rằng trong 72 giờ, các hạt bạc tách ra khỏi polyme, phân hủy thành monome. Nhóm nghiên cứu nói rằng 94% bạc có thể được tái chế, cũng như các monome.

Nhóm nghiên cứu cũng thử nghiệm loại mực có khả năng phân hủy sinh học, dẫn điện trên một loạt vật liệu khác như nhựa dẻo và vải, và nhận thấy rằng nó vẫn hoạt động như một mạch điện trong mọi trường hợp. Điều này có thể làm cho nó hữu ích cho các thiết bị đeo được. Nhóm nghiên cứu cho biết, các bước tiếp theo là tạo ra toàn bộ vi mạch có thể phân hủy sinh học.

 Hà My