Le matériau a été développé par des ingénieurs de l’Université Duke, et est le premier circuit imprimé entièrement recyclable. Pour ce faire, ils utilisent trois types d’encres à base de carbone.
Transistors de carbone en nanocellulose: 100% recyclables
Le silicium est le meilleur matériau qui sert de base aux composants de nos appareils depuis des décennies, donc ce matériau ne le remplacera pas pour le moment. Cependant, il peut servir de base à de futures conceptions, ainsi qu’être implémenté dans certains appareils très spécifiques.
Selon les estimations de l’ONU, moins de 25% des appareils électroniques qui sont jetés finissent par être recyclés. Et parmi ceux-ci, des matériaux tels que le cuivre, l’aluminium ou l’acier sont généralement recyclés, mais les puces de silicium à l’intérieur ne le sont pas, empêchant même le recyclage des métaux rares. Avec l’IoT et la montée en puissance des appareils dans le monde, les chiffres vont de plus en plus empirer.
Pour cette raison, le nouveau matériau permet de créer un transistor entièrement fonctionnel simplement en utilisant des encres à base de carbone qui peuvent être imprimées sur du papier ou d’autres matériaux flexibles qui sont recyclables. Dans ce cas, ils ont utilisé des nanotubes de carbone pour les semi-conducteurs et des encres à base de graphène pour les circuits électroniques. La clé qui leur a ouvert la porte pour pouvoir les recycler a été la création d’une encre diélectrique isolante dérivée du bois appelée nanocellulose.
Il ne remplacera pas le silicium, mais c’est un bon complément
La nanocellulose est biodégradable et est utilisée, par exemple, dans les emballages depuis des années. Certains chercheurs avaient déjà montré qu’il pouvait être utilisé comme isolant dans transistors imprimés, mais personne ne l’avait appliqué à l’encre imprimable comme auparavant. Les chercheurs y sont parvenus grâce à une méthode qui suspend les cristaux de nanocellulose extraits de fibres de bois, avec un peu de sel commun. Cela crée un isolant parfait sur le transistor imprimé. L’impression finale offre de bonnes performances, ne se dégradant pas même six mois après l’impression initiale.
Pour démontrer la facilité avec laquelle il est recyclé, les chercheurs ont immergé les appareils dans une série de bains, les faisant vibrer avec des sons à certaines fréquences et faisant tourner la solution résultante. Avec cela, les nanotubes de carbone et le carbone sont récupérés à presque 100% et peuvent être réutilisés avec peu de perte de propriétés. La nanocellulose peut également être recyclée avec le papier sur lequel elle est imprimée.
Ses créateurs affirment que, parmi les utilisations possibles, ils imaginent capteurs basse consommation comme ceux qui mesurent la consommation électrique dans les bâtiments, ou encore les appareils placés à l’intérieur du corps humain.