Des chercheurs de l’université d’État de Caroline du Nord ont mis au point une technique peu coûteuse permettant de faire le recyclage de nanofils des appareils électroniques arrivés en fin de vie. Des nanofils qui peuvent ensuite s’utiliser dans de nouveaux appareils. Ces travaux constituent un pas vers une électronique plus durable.
Nouvelle technique de recyclage de nanofils : le principe
« Nous avons démontré une approche qui nous permet de recycler les nanofils. Une approche qui, selon nous, pourrait s’étendre à d’autres nanomatériaux », explique Yuxuan Liu, premier auteur d’un article sur ces travaux et étudiant en doctorat à NC State.
« Notre technique de recyclage diffère du recyclage conventionnel », explique Yong Zhu, professeur émérite Andrew A. Adams d’ingénierie mécanique et aérospatiale à NC State. Lorsque vous pensez au recyclage d’une bouteille en verre, vous pensez à une fonte totale de l’objet pour créer ensuite un autre objet en verre. Dans notre approche, on sépare un réseau de nanofils d’argent du reste des matériaux dans un dispositif. Ce réseau est ensuite désassemblé en une collection de nanofils d’argent séparée en solution. Ces nanofils peuvent ensuite s’utiliser dans la création de nouveau réseau et s’incorporer dans un nouveau capteur ou d’autres dispositifs.
La nouvelle technique de recyclage prend en compte l’ensemble du cycle de vie d’un dispositif. La première étape consiste à concevoir des dispositifs utilisant des polymères solubles dans des solvants qui ne dissoudront pas également les nanofils. Une fois le dispositif utilisé, la matrice polymère contenant les nanofils d’argent est aussi dissoute, laissant derrière elle le réseau de nanofils. On place ensuite le réseau dans un solvant séparé et frappé par des ultrasons. Cela disperse les nanofils, les séparant du réseau.
Recyclage de nanofils : jusqu’à 4 cycles
Dans le cadre d’une démonstration de validation du concept, les chercheurs ont créé un capteur de santé portable utilisable dans la suivie de la température et l’hydratation d’un patient. Le capteur était constitué de réseaux de nanofils d’argent intégrés dans un matériau polymère. Ils ont testé les capteurs pour s’assurer qu’ils étaient parfaitement fonctionnels.
On jette normalement un patch capteur après utilisation. Mais pour leur démonstration, les chercheurs ont dissous le polymère dans l’eau. Ils ont ensuite retiré le réseau de nanofils, l’ont décomposé en un ensemble de nanofils individuels. Puis ils ont utilisé ces nanofils pour créer un tout nouveau capteur portable. Bien que les propriétés du réseau de nanofils se soient légèrement dégradées après chaque « cycle de vie », les chercheurs ont constaté que les nanofils pouvaient être recyclés quatre fois sans nuire aux performances du capteur.
Après quatre cycles de vie, les performances du réseau de nanofils peuvent être améliorées. On peut pour ce faire introduire de nouveaux nanofils d’argent dans le mélange.
Recycler pour une utilisation sur une longue durée
« Notre approche permet d’utiliser les nanofils beaucoup plus longtemps », explique Zhu.
L’une des clés du processus de recyclage est l’identification d’un solvant à faible tension de surface à utiliser pour briser le réseau de nanofils.
Les chercheurs ont constaté qu’il est également important de trouver le bon équilibre dans le temps lors du désassemblage des réseaux de nanofils par ultrasons. Si vous appliquez les ultrasons pendant trop longtemps, vous risquez de casser les nanofils. Si vous n’appliquez pas les ultrasons assez longtemps, vous pouvez vous retrouver avec des amas de nanofils.
« L’approche que nous avons démontrée ici peut aussi s’appliquer au recyclage d’autres nanomatériaux, comme les nanoparticules, les nanotubes de carbone. Elle peut aussi s’appliquer dans des matériaux bidimensionnels, ou d’autres types de nanofils », explique Zhu.
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