Ludwik Leibler, physicien français d’origine polonaise, et son équipe du Laboratoire Matière Molle et Chimie de l’ESPCI ParisTech ont créé une nouvelle classe de plastiques appelée « vitrimers » et les chercheurs en matériaux de l’Université de Washington (UW) ont exploité ces nouveaux plastiques pour développer un PCB (circuit imprimé) recyclable connu sous le nom de « Vitrimers PCB » (vPCB) qui peut être recyclé plusieurs fois.
L’équipe a testé la résistance et les propriétés électriques de leur vPCB et a constaté qu’ils sont très similaires au matériau PCB FR-4 standard. Cela signifie que les PCB Vitrimers pourraient offrir une solution pour réduire les déchets mis en décharge et faciliter le recyclage des restes de cuivre, maximisant ainsi la récupération des ressources.
Principales caractéristiques des PCB recyclables à base de vitrimères :
- Matériau de base – Utilise de l’époxy vitrimer, un type de polymère qui peut être durci et non durci à plusieurs reprises sans dommage.
- Respectueux de l’environnement – Conçu pour réduire les déchets électroniques et offrir un cycle de vie plus circulaire pour l’électronique.
- Performance – Propriétés électriques et mécaniques comparables aux matériaux PCB FR-4 courants.
- Recyclabilité :
- Les planches endommagées peuvent être réparées sous chaleur et pression.
- Les composants sont facilement retirés pour être réutilisés ou recyclés de manière responsable.
- Le vitrimer de base et les fibres de verre sont récupérables et réutilisables dans de nouveaux PCB.
- Il a démontré des taux de récupération élevés du vitrimer, de la fibre de verre et du solvant utilisés dans le processus.
- Compatibilité de fabrication – Des modifications minimes sont nécessaires pour les processus de fabrication de PCB existants.
Les vitrimères sont une classe unique de polymères qui combinent les propriétés des thermoplastiques et des thermodurcissables. Il est fabriqué en époxy thermodurci en deux parties et ne nécessite aucun procédé nouveau ou exotique pour sa fabrication. De plus, il promet un haut degré de recyclabilité sans effets secondaires nocifs. Le matériau présente des propriétés uniques : il peut s’écouler et se remodeler lorsqu’il est chauffé (comme les thermoplastiques), mais également former des réseaux solides et réticulés lorsqu’il est refroidi (comme les thermodurcissables). Les vitrimères ont retenu l’attention en raison de leurs propriétés d’auto-guérison et de leur recyclabilité.
L’époxy, quant à lui, est constitué de longues chaînes d’hydrocarbures qui s’emboîtent pendant le durcissement, les rendant stables et inséparables. Cependant, les matériaux vitrimères sont différents, alors que leurs chaînes s’entrelacent lors du durcissement comme les polymères typiques, ils ont la propriété de se dérouler lorsqu’ils sont exposés à la chaleur ou à des solvants spécifiques. C’est pourquoi ils peuvent subir plusieurs cycles de durcissement, de durcissement et de récidive sans dégradation, ce qui les rend récupérables pour le recyclage.
Le vPCB (carte de circuit imprimé vitrimer) est traité avec un solvant pour séparer le vitrimer sous forme de gelée, permettant une récupération facile du mat de fibre de verre et des traces métalliques du PCB. Les chercheurs ont récupéré 98 % du vitrimer et 100 % de la fibre de verre, ainsi que 91 % du solvant utilisé pour le recyclage. L’équipe a également analysé l’impact environnemental et a découvert que les vPCB pourraient entraîner une réduction de 48 % du potentiel de réchauffement climatique et une réduction de 81 % des émissions cancérigènes par rapport aux PCB traditionnels.
Sur le papier, ce nouveau PCB Vitrimers offre une excellente solution respectueuse de l’environnement, mais pour la mettre en œuvre dans un scénario réel, la fabrication doit être compétitive en termes de coûts. Des incitations et des réglementations sont nécessaires pour encourager la collecte et le recyclage des déchets électroniques, et des recherches supplémentaires sont nécessaires pour découvrir que ce nouveau matériau peut gérer des applications exigeantes à haute vitesse et RF.
L’équipe UW a également mentionné avoir fabriqué des prototypes fonctionnels d’appareils Internet des objets transmettant des signaux radio de 2,4 GHz sur des vPCB dont les propriétés électriques et mécaniques répondent aux normes de l’industrie.
Plus d’informations sur ce PCB recyclable à base de Vermiters peuvent être trouvées sur la page d’actualités UW. Les chercheurs mentionnent que des recherches supplémentaires sont en cours pour développer des matériaux vitrimères encore meilleurs pour une gamme d’applications plus large.
Retrouvez l’histoire de Raspberry Pi dans cette vidéo :
