Circuits imprimés en 3D avec une nouvelle technique qui se dissolvent après une longue immersion dans l’eau, permettant la récupération des matériaux
Imprimer le cœur de chaque dispositif électronique en 3D, puis le dissoudre dans l’eau lorsqu’il n’est plus utile : voilà le rêve de tout chercheur spécialisé en électronique, mais aussi une étape vers une économie circulaire capable enfin de recycler les déchets électroniques. Aujourd’hui, cette vision commence à devenir réalité grâce à une avancée innovante.
Des scientifiques de l’Université du Maryland ont mis au point une technologie permettant de fabriquer des circuits électroniques solubles dans l’eau, pour l’instant destinée à des applications de recherche. Cependant, dans un futur proche, cette méthode pourrait inspirer de nouvelles solutions de recyclage pour les produits électroniques de consommation. Les résultats de leur travail ont été publiés dans la revue ACM Symposium on User Interface Software and Technology.
Un recyclage de fin de vie peu durable
Les circuits imprimés (Printed Circuit Boards) constituent la base sur laquelle sont soudés les composants essentiels et les câbles de tous les appareils électroniques modernes. Ils offrent à la fois un support mécanique et des circuits électriques pour faire fonctionner l’ensemble. En pratique, c’est la plateforme sur laquelle sont assemblés toutes les pièces électroniques d’un dispositif.
Chaque année, des centaines de millions de circuits imprimés sont produits en France et dans le monde. Cependant, leur recyclage est complexe et onéreux, notamment pour récupérer les métaux précieux comme l’argent et le cuivre. Il nécessite souvent de broyer l’ensemble du circuit pour en obtenir de minuscules particules (métal, plastiques, fibres de verre), ce qui comporte un risque élevé de contamination environnementale.
Une immersion pour repartir à zéro
Des chercheurs américains, dirigés par Huaishu Peng, professeur adjoint en informatique, spécialisé dans les interactions homme-machine et les dispositifs portables, ont imaginé des circuits imprimés en 3D utilisant comme support un polymère soluble dans l’eau : la copolymère de polyvinyl alcool.
Pour réaliser ces circuits, ils ont injecté dans le support une alliage métallique liquide à base de gallium et d’indium, puis ont posé à la main d’autres composants électroniques sur la carte, qu’ils ont ensuite scellés avec une autre colle polymère. La fabrication a été finalisée en faisant sécher le tout à une température de 60 °C.
Cette technique a permis de produire le cœur électronique de divers objets : une enceinte Bluetooth, un jouet anti-stress électronique, ainsi qu’une pince électrique à trois doigts. Lors d’un test, un éclaboussement accidentel d’eau n’a eu aucun effet sur les circuits, mais après 36 heures d’immersion à température ambiante (22 °C), les composants se sont dissous :
les métaux liquides ont été récupérés dans leur quasi-totalité, et une fois l’eau évaporée, le polymère soluble s’est également dissous, permettant une extraction facilitée des matériaux. Ces résultats ouvrent la voie à une nouvelle façon de recycler ces composants électroniques, tout en limitant les déchets et la pollution.
(Le texte continue après la vidéo qui montre les différentes étapes de l’expérience)
Des prototypes à usage unique
Cette technologie pourrait énormément simplifier la conception et le recyclage de prototypes électroniques pour ceux qui travaillent dans ce domaine. En un clin d’œil, il serait possible de créer des composants temporaires, puis de s’en débarrasser rapidement en récupérant la majorité des métaux et autres matériaux précieux, sans avoir à broyer ou trier l’ensemble du circuit.
Pour l’instant, la durée de vie limitée de ces circuits imprimés solubles rend plus difficile l’envisagement d’une production en masse pour l’électronique grand public. Cependant, l’équipe scientifique continue d’explorer la faisabilité de cette approche à plus grande échelle, afin de rendre possible une production plus industrielle et commerciale de circuits électroniques biodégradables ou recyclables dans l’eau.
