Liten elektronik, inklusive smartklockor och träningsspårare, är inte lätt att demontera och återvinna. Så när en ny modell kommer ut, de flesta användare skickar de gamla enheterna till farligt avfall. För att förenkla återvinning av små elektronik, forskare som rapporterar in ACS tillämpade material och gränssnitt har utvecklat en tvåmetalls nanokomposit för kretsar som sönderfaller när de sänks ned i vatten. De demonstrerade kretsarna i en prototyp övergående enhet - en funktionell smartklocka som löstes upp inom 40 timmar.

Planerad inkurans och den snabba takten i tekniska innovationer leder till nya enheter som kontinuerligt ersätter gamla versioner, som genererar miljontals ton elektroniskt avfall per år. Återvinning kan minska mängden e-avfall och är obligatoriskt på många ställen. Dock, det är ofta inte värt ansträngningen att återvinna små konsumentelektronik eftersom deras delar måste räddas för hand, och några bearbetningssteg, såsom öppen förbränning och syraläckage, kan orsaka hälsoproblem och miljöföroreningar. Upplösbara enheter som går sönder vid behov kan lösa båda dessa problem. Tidigare har Xian Huang och kollegor utvecklat en zinkbaserad nanokomposit som löstes upp i vatten för användning i temporära kretsar, men det var inte tillräckligt ledande för hemelektronik. Så, de ville förbättra sin upplösbara nanokomposits elektriska egenskaper samtidigt som de skapade kretsar som är tillräckligt robusta för att tåla dagligt bruk.

Forskarna modifierade den zinkbaserade nanokompositen genom att lägga till silver nanotrådar, vilket gör den mycket ledande. Sedan, de screentryckte metalllösningen på bitar av poly(vinylalkohol) – en polymer som bryts ned i vatten – och stelnade kretsarna genom att applicera små droppar vatten som underlättar kemiska reaktioner och sedan avdunsta. Med detta tillvägagångssätt, teamet gjorde en smartklocka med flera nanokomposittryckta kretskort inuti ett 3D-tryckt poly(vinylalkohol) fodral. Smartklockan hade sensorer som noggrant mätte en persons hjärtfrekvens, blodsyrenivåer och stegräkning, och skickade informationen till en mobilapp via en Bluetooth-anslutning. Det yttre paketet höll i sig att svettas, men när hela enheten var helt nedsänkt i vatten, både polymerhöljet och kretsarna upplöstes fullständigt inom 40 timmar. Allt som blev kvar var klockans komponenter, såsom en organisk lysdiod (OLED) skärm och mikrokontroller, samt motstånd och kondensatorer som hade integrerats i kretsarna. Forskarna säger att nanokompositen av två metaller kan användas för att producera transienta enheter med prestanda som matchar den för kommersiella modeller, som skulle kunna räcka långt för att lösa utmaningarna med litet elektronikavfall.