Rác thải điện tử đang là một vấn đề toàn cầu. Chúng gia tăng nhanh chóng và được dự báo ngày càng tồi tệ hơn khi ngành công nghiệp rô-bốt phát triển và người tiêu dùng sử dụng nhiều hơn các thiết bị điện tử cá nhân, bao gồm cả thiết bị dùng một lần. GS Thomas J. Wallin - Khoa Khoa học và Kỹ thuật vật liệu của MIT cho biết rằng, rác thải điện tử là một cuộc khủng hoảng toàn cầu đang diễn ra và sẽ ngày càng tồi tệ hơn khi con người tiếp tục chế tạo thêm nhiều thiết bị cho internet vạn vật và khi các quốc gia khác đang ngày càng phát triển.
Cho đến nay, nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực này đã tập trung vào việc phát triển các vật liệu thay thế cho các chất nền truyền thống cho thiết bị điện tử linh hoạt, vốn chủ yếu sử dụng một loại polymer gọi là Kapton - tên thương mại của polyimide. Kapton có nhiều ưu điểm, đặc biệt là khả năng cách nhiệt, cách điện tuyệt vời và tính sẵn có. Ngành kinh doanh polyimide được dự đoán sẽ trở thành thị trường toàn cầu trị giá 4 tỷ USD vào năm 2030. Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hàng không vũ trụ vì khả năng chịu nhiệt cao. GS Chen Wang cho biết, đây là một vật liệu cổ điển, nhưng nó đã không được cải tiến trong 3 hoặc 4 thập kỷ gần đây. Tuy nhiên, Kapton hầu như không thể bị tan chảy hoặc hòa tan, vì vậy không thể tái chế. Các đặc tính tương tự cũng khiến việc sản xuất các mạch thành các kiến trúc tiên tiến trở nên khó khăn hơn, chẳng hạn như thiết bị điện tử nhiều lớp. Cách sản xuất Kapton truyền thống liên quan đến việc nung nóng vật liệu ở nhiệt độ từ 200 đến 300oC. Đó là một quá trình mất nhiều thời gian.
Vật liệu thay thế mà nhóm nghiên cứu của MIT và Đại học Utah phát triển cũng là một dạng polyimide, do đó nó sẽ dễ dàng tương thích với cơ sở hạ tầng sản xuất hiện có. Vật liệu mới này là một loại polyme được quang hóa tương tự như chất mà các nha sỹ hiện đang sử dụng để tạo ra các miếng trám bền, cứng chắc chỉ trong vài giây dưới ánh sáng của tia cực tím. Phương pháp làm cứng vật liệu này không chỉ tương đối nhanh mà còn có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng.
Về khả năng tái chế, nhóm nghiên cứu đã đưa một số chất vào khung polymer để chúng có thể nhanh chóng bị hòa tan bằng dung dịch cồn và chất xúc tác. Sau đó, các kim loại quý có trong các mạch, cũng như toàn bộ vi mạch, có thể được thu hồi từ dung dịch và tái sử dụng cho các thiết bị mới.
GS Chen Wang giải thích rằng, polymer đã được thiết kế với các nhóm ester trong cấu trúc. Khác với Kapton truyền thống, các nhóm ester này có thể dễ dàng bị phân hủy bởi một dung dịch nhẹ, cho phép chất nền được loại bỏ mà không làm hỏng phần còn lại của thiết bị. Polymer đã bị phân hủy trở lại thành các phân tử nhỏ ban đầu của nó. Sau đó, các thành phần điện tử đắt tiền có thể được thu thập và tái sử dụng. Trong bối cảnh thiếu hụt chuỗi cung ứng với chip và một số vật liệu, các khoáng chất đất hiếm có trong các thành phần đó được coi là rất quý giá. Vì vậy, hai động lực lớn để tiếp tục nghiên cứu này được xác định là giá trị kinh tế và bảo vệ môi trường.
Kim Thanh (theo MIT)