Une nouvelle approche pour concevoir des circuits imprimés facilement recyclables
Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 22199 (2022) Citer cet article
5003 accès
2 Citations
1 Altmétrique
Détails des métriques
En raison de la quantité sans cesse croissante de déchets électroniques (e-déchets) dans le monde, le problème de l'élimination efficace des déchets de cartes de circuits imprimés (WPCB), qui sont des produits dangereux pour l'environnement, difficiles à recycler et économiquement précieux, est devenu un défi environnemental majeur. Les techniques de recyclage conventionnelles du WPCB ont une faible efficacité et nécessitent un traitement difficile, tel qu'un traitement thermique et une haute pression. Cet article présente un nouveau matériau composite pour la fabrication de cartes de circuits imprimés (PCB) qui peuvent être facilement recyclés dans leurs composants d'origine et réutilisés. De plus, les composants PCB les plus précieux (composants électroniques contenant des métaux précieux) peuvent être facilement séparés de la carte de circuit imprimé et réutilisés. Cette étude démontre l'intérêt d'utiliser des polymères biodégradables comme liants pour les PCB en termes de recyclage écologique et efficace.
La croissance rapide de l'utilisation de l'électronique dans divers appareils, à la fois à usage domestique et dans les appareils électroniques de surveillance de divers processus, a entraîné une augmentation constante de la production de PCB. En fin de compte, cela a conduit à une quantité croissante de cartes de circuits imprimés obsolètes et inutilisables1. Selon les statistiques, plus de 50 millions de tonnes de déchets électroniques sont accumulées dans le monde chaque année, et jusqu'à 10 % de cette masse est constituée de WPCB2.
Les PCB traditionnellement utilisés dans l'industrie électronique consistent en une base diélectrique composite qui agit comme un cadre mécanique rigide. Des pistes électriquement conductrices sont réalisées en gravant une feuille de cuivre formée sur un ou les deux côtés de la base diélectrique. La base diélectrique est constituée de plusieurs couches de tissu de verre ou de papier imprégné de résine thermodurcissable comme liant puis mis en forme dans une presse à chaud3. Actuellement, des matières premières hautement toxiques (résine époxy et phénol-formaldéhyde et leurs mélanges ; résine époxy-silicone combinée ; résine époxy-polyimide combinée, résines bismaléimide, résine triazine, etc.) sont utilisées comme liants. Ces résines sont issues de sources non renouvelables. De plus, les PCB fabriqués à partir de ces résines ne sont pas dégradés par les micro-organismes dans les conditions environnementales, ce qui contredit les exigences modernes en matière de sécurité des procédés chimiques et des matériaux4.
Les WPCB constitués d'une fraction métallique (~ 30 % en poids) et d'une fraction non métallique (~ 70 % en poids)5 sont les composants les plus difficiles à recycler, les plus dangereux et les plus précieux des déchets électroniques6. Malgré les diverses applications des cartes de circuits imprimés, des téléphones mobiles et des appareils électroménagers aux automobiles et aux systèmes de contrôle des processus industriels, les WPCB se caractérisent par une teneur relativement élevée en métaux précieux Pd, Au, Pt, Ag et en métaux de base tels que Cu, Fe, Ni, Zn, Sn, Pb. De plus, même dans le même type de produits (par exemple, les téléphones portables), la teneur en métaux peut varier de plus de dix fois7. D'un point de vue économique, la transformation des métaux précieux est très prometteuse puisque chaque tonne de WPCB contient en moyenne 130 kg de cuivre, 1,38 kg d'argent, 0,35 kg d'or et 0,21 kg de palladium, les métaux précieux pouvant représenter plus de 80 % de la valeur économique8.
Aujourd'hui, le recyclage des WPCB vise principalement à récupérer les métaux à haute valeur ajoutée, tandis que la fraction non métallique est généralement mise en décharge ou incinérée sans autre recyclage. La fraction WPCB non métallique contient des résines toxiques et des retardateurs de flamme bromés9, qui sont des composés extrêmement dangereux affectant la santé humaine et causant le cancer10,11. Il convient de noter que les composés toxiques du WPCB peuvent facilement pénétrer dans les eaux souterraines à partir des décharges, entraînant une contamination à long terme de vastes zones12. Les menaces ci-dessus ont suscité une recherche scientifique active sur l'élimination des WPCB13,14,15,16 et les méthodes de recyclage17,18,19,20.
Actuellement, le développement rapide de la synthèse et de la production de nouveaux polymères biodégradables incite les scientifiques à développer de nouveaux types de liants dérivés de matières premières renouvelables produites par des procédés biotechnologiques et chimiques21. En particulier, l'étude des polymères biodégradables suscite un intérêt particulier en raison de leurs applications de plus en plus diverses. Les polymères biodégradables sont largement appliqués dans l'emballage et la médecine, et les domaines de leur application pratique se développent considérablement22,23,24.
Les polymères à base d'acide polylactique (PLA) et les copolymères de PLA avec d'autres acides hydroxycarboxyliques sont des polymères thermoplastiques aux propriétés mécaniques et électriques proches de celles des résines thermodurcissables, mais en même temps, ces matériaux peuvent être facilement recyclés par des procédés chimiques et biotechnologiques pour être réutilisés25.
Dans ce travail, nous présentons une nouvelle approche pour l'utilisation de polymères biodégradables comme liants pour la fabrication de PCB. L'utilisation de polymères biodégradables et facilement recyclables comme liants pour la fabrication de PCB ouvre de nouvelles perspectives à la fois pour la protection de l'environnement et la conservation des ressources et vise à maximiser la récupération de matériaux précieux pour leur réutilisation.
Un PLA polycristallin de haut poids moléculaire (140 kg mol–1) avec une pureté optique supérieure à 99 % a été acheté chez Luhua (Chine). La transition vitreuse et les points de fusion de 65 ° C et 180 ° C, respectivement. Le PLA a été utilisé sans aucune purification supplémentaire. Le tétrahydrofurane (99,8 %), l'acétone (99,5 %), l'acétate d'éthyle (99,8 %) et le chlorure de fer (III) (97 %) ont été achetés auprès de Sigma Aldrich (USA). Pour la fabrication de PCB, de la fibre de verre à armure toile conçue pour la fabrication de PCB et des feuilles de cuivre de 18 μm achetées auprès de CN-FT JOVI Technology and Trading Co., Ltd. (Chine) ont été utilisées.
La structure du PCB en matériau composite a été étudiée avec un microscope électronique à balayage MIRA3 TESCAN (Brno, République tchèque) à une tension d'accélération de 3,0 kV.
Les spectres FTIR ont été enregistrés dans la gamme de fréquences de 500 cm-1 à 4000 cm-1 sur un spectromètre Thermo Nicolet iS10 FTIR (Waltham, USA).
L'étude DSC de la température de transition vitreuse des matériaux composites a été réalisée avec un analyseur thermique simultané (STA) 6000, Perkin Elmer (Waltham, MA, USA). Les échantillons ont été chauffés de 25 à 400 °C à une vitesse de 10 °C/min. Les essais ont été réalisés en atmosphère d'azote avec un débit d'azote de 60 ml min–1.
Des essais de résistance à la traction ont été effectués sur la machine d'essai électromécanique des matériaux Tinius Olsen H25KT (Redhill, Surrey, Angleterre), selon la norme ASTM D638. Les échantillons étaient des plaques d'une épaisseur d'environ 1,0 mm, d'une longueur de 100 mm, d'une largeur de 10 mm et d'une largeur de zone de travail d'environ 3,0 mm. Le test a été réalisé à une température de 23 °C et une humidité relative de 50 %. Le taux de chargement des échantillons était de 5 mm/min ± 1 %. Au moins sept échantillons de chaque matériau ont été testés et les valeurs moyennes ont été calculées. La résistance à la traction a été déterminée à l'aide de l'équation :
où Pmax-charge maximale précédant la rupture de l'échantillon, N. S0 = bh-une section transversale initiale de l'échantillon, mm2 ; b, h-la largeur de la zone de travail et l'épaisseur de l'échantillon respectivement, mm.
Les tests de résistance à la flexion ont été effectués selon la méthode en trois points sur une machine d'essai universelle électronique à commande par ordinateur, WDW-3, HST (Jinan, Chine), conformément à la norme ASTM D7264. Les spécimens étaient des plaques rectangulaires de h = 1,0 mm d'épaisseur, b = 10 mm de largeur et 100 mm de longueur. Le test a été réalisé à 23 °C et 50 % d'humidité relative. La machine d'essai a fourni une vitesse uniforme de mouvement relatif de la pointe de chargement et du support. Une erreur de mesure était de ± 0,5 %. Le palier et la pointe convergeaient à une vitesse constante de 5 mm/min. Les éprouvettes ont été chargées avec une seule pointe avec une force P appliquée au centre de l'éprouvette entre les supports. Au moins sept échantillons de chaque matériau ont été testés et les valeurs moyennes ont été calculées. L'équation suivante a été utilisée pour calculer la résistance à la flexion :
où σ—contrainte à la surface extérieure dans la région de portée de charge, MPa ; Pmax—charge maximale précédant la rupture de l'éprouvette, N ; L—portée de support, mm ; b—largeur du faisceau, mm ; h-épaisseur de la poutre, mm ; v - valeur de déflexion de l'éprouvette, au milieu entre les supports, mm.
Les caractéristiques diélectriques des PCB ont été étudiées à l'aide d'un compteur LCR numérique Aktakom AM-3001, T&M Atlantic (Miami, Floride USA), à 23 °C, dans des conditions normales. Chaque matériau a été testé sur cinq échantillons et les valeurs moyennes ont été calculées.
Une presse à transfert thermique Schulze Blue Press X Pneu (Schulze GmbH, Allemagne) a été utilisée pour fabriquer les échantillons de PCB en laboratoire.
Pour préparer le préimprégné (squelette PCB composite), le PLA a été dissous dans du chloroforme à 75–80 ° C et un rapport molaire du PLA au chloroforme de 1: 3. La solution a été préparée dans un condenseur à reflux avec chauffage constant et agitation sur un agitateur magnétique à 200 tr/min. Ensuite, des feuilles de tissu de verre de 60 mm × 110 mm ont été plongées dans la solution obtenue et séchées à température ambiante dans une armoire chimique pendant 2 h. La densité du préimprégné obtenu était de 110 à 140 g/m2. Pour réaliser un circuit imprimé, 6 feuilles de préimprégné ont été empilées sur un moule métallique recouvert de Téflon. La feuille de cuivre a été placée en bas et en haut de la pile de préimprégnés. Après cela, le moule a été fermé avec une plaque métallique (100 mm × 120 mm) et également recouvert de téflon, pour éviter l'adhérence du matériau composite aux moules. Le moule a ensuite été placé dans une presse à chaud et chauffé à 195°C. Après que le préimprégné ait ramolli pendant 5 min, une pression de 0,2 MPa a été appliquée au moule pendant 1 min. Le moule a été retiré de la presse et après refroidissement à température ambiante, le PCB métallisé double face d'une épaisseur d'environ 1,0 mm a été retiré du moule (Fig. 1a).
Fabrication de PCB et installation de composants électroniques : (a) PCB métallisé double face fabriqué en laboratoire ; (b) PCB avec pistes conductrices en cuivre ; (c) Appareil électronique fabriqué en laboratoire.
Des pistes conductrices ont été appliquées au PCB résultant avec un marqueur spécial (Edding 780). La feuille de cuivre en excès a été gravée dans une solution de chlorure de fer (III) (500 g/l) à 50 °C pendant 20 min. Après le processus de gravure, les traces du marqueur ont été soigneusement nettoyées avec de l'éthanol et un PCB avec des pistes conductrices en cuivre a été obtenu (Fig. 1b). Ensuite, les composants électroniques (puces, LED, condensateurs et résistances) ont été soudés au PCB avec l'alliage Rose (point de fusion 95 ° C) (Fig. 1c). La raison du choix de l'alliage Rose était le fait qu'à des températures de soudure supérieures à 120 °C, les pistes de cuivre s'exfoliaient parfois de la base composite.
Les cartes de circuits imprimés utilisées dans l'industrie électronique sont soumises à diverses exigences en fonction du domaine d'application. Cependant, la liste des propriétés les plus importantes d'une base de PCB diélectrique composite comprend des paramètres tels que la résistivité volumique, les valeurs de tangente de perte, la permittivité diélectrique, la température de transition vitreuse, la résistance à la traction et la résistance à la flexion. Pour comparer les propriétés électriques des PCB commerciaux les plus courants (FR2, FR4) et du PLA-PCB fabriqué en laboratoire, nous avons effectué des mesures comparatives de ces propriétés, qui sont illustrées à la Fig. 2.
Résultats de la mesure de permittivité de trois plaques de PCB : (a) résistivité électrique volumique, (b) valeurs de tangente de perte, (c) permittivité diélectrique, (d) calorimétrie thermogravimétrique à balayage différentiel, (e) résistance à la traction ultime et (f) test de flexion.
Une brève comparaison des principales caractéristiques diélectriques, thermiques et mécaniques des échantillons de PLA-PCB et de PCB commerciaux est présentée dans le tableau 1.
Les résultats montrent que les valeurs expérimentales de la résistivité volumique, des valeurs de tangente de perte, de la permittivité diélectrique, de la température de transition vitreuse, de la résistance à la traction et de la résistance à la flexion du PLA-PCB sont généralement égales à celles des échantillons commerciaux FR2 et FR4. La résistivité volumique à 105 Hz du PLA-PCB est supérieure aux valeurs FR2 et inférieure aux valeurs FR4. Les valeurs de tangente de perte à 105 Hz PLA-PCB sont inférieures à FR2 et presque égales à FR4. La permittivité diélectrique du PLA-PCB à 105 Hz est inférieure à celle des PCB commerciaux. La température de transition vitreuse du PLA-PCB est comprise entre FR2 et FR4. La résistance à la traction ultime du PLA-PCB est supérieure à FR2 et pratiquement égale à la résistance à la traction ultime de FR4. La résistance à la flexion ultime du PLA-PCB est inférieure à celle du FR4 et légèrement inférieure à celle du FR2, ce qui, à notre avis, est dû au fait que FR4 le nombre de couches de fibre de verre est supérieur à 8, alors que le PLA-PCB ne contient que 6 couches de fibre de verre.
Le choix du solvant a été déterminé sur la base des recommandations de l'Innovative Medicines Initiative (IMI)-CHEM2126,27 qui résume l'analyse de sécurité des solvants utilisés dans l'industrie pharmaceutique. La sécurité des solvants a été évaluée selon les critères suivants : toxicité aiguë et toxicité chronique pour l'homme ; danger environnemental; point d'ébullition et point d'éclair. Sur la base de cette évaluation, la possibilité d'utiliser de l'acétone, de l'acétate d'éthyle, du tétrahydrofurane et du chloroforme pour l'élimination des PLA-PCB a été testée dans ce travail. Dans cette série de solvants, le chloroforme est le plus efficace. Cependant, en raison de ses propriétés cancérigènes élevées, le chloroforme a été exclu de la liste des solvants pour l'élimination des PLA-PCB. Le pire solvant était l'acétate d'éthyle, qui ne dissolvait pas les échantillons d'essai dans des conditions ultrasonores. Les échantillons de PLA ont été dissous dans de l'acétone en 30 min et dans du tétrahydrofurane en moins de 8 min. Ainsi, le tétrahydrofurane est apparu comme le solvant le plus efficace pour l'élimination des PLA-PCB. Le tétrahydrofurane n'est pas classé comme un solvant « dangereux » mais plutôt comme un solvant « problématique ». Dans le même temps, le tétrahydrofurane n'a pas d'effet cancérigène et n'est pas interdit d'utilisation dans l'industrie pharmaceutique pour la fabrication de dispositifs médicaux26,27. De plus, étant donné que le tétrahydrofurane peut être facilement distillé à partir de PLA et réutilisé, ce solvant a été utilisé dans nos expériences. Le processus de recyclage des PCB fabriqués en laboratoire est illustré à la Fig. 3. Pour le recyclage des échantillons, le PLA-PCB (Fig. 3a) a été placé dans un récipient de solvant tétrahydrofurane et placé dans un bain à ultrasons. Cette méthode a permis de séparer complètement le liant (PLA), les pistes de cuivre avec les composants électroniques et la charge (fibre de verre) les unes des autres, sans recourir à des procédés manuels28, mécaniques et thermiques29 supplémentaires. Le processus de recyclage des appareils électroniques a été entièrement achevé en 30 minutes. La solution de PLA dans le tétrahydrofurane a été évaporée à sec, dans un évaporateur rotatif sous vide à une température de bain-marie de 40 ° C, ce qui a permis de récupérer 98 % en poids du PLA (Fig. 3e).
Recyclage des PCB : (a) PLA-PCB fabriqué en laboratoire ; (b) composants électroniques; (c) pistes en cuivre; (d) fibre de verre; (e) l'acide polylactique, après le processus de recyclage.
Après recyclage, seules les pistes en cuivre (Fig. 3c) avec les composants électroniques (Fig. 3b) et la fibre de verre (Fig. 3d) sont restées dans le conteneur. La figure 3 montre les composants électroniques après qu'ils ont été séparés des pistes de cuivre.
Auparavant, un article19 montrait la possibilité d'un recyclage du PLA-PCB dans des conditions d'extraction dans un appareil Soxhlet, dans lequel l'acétate d'éthyle dissout le PLA et le sépare de la charge et des pistes de cuivre. Malgré des résultats prometteurs, l'inconvénient fondamental du recyclage dans l'extraction Soxhlet est sa durée et sa consommation d'énergie. En revanche, le recyclage des PLA-PCB avec assainissement par ultrasons est deux fois plus rapide que dans l'appareil Soxhlet19 et économe en énergie. Il convient également de noter que, contrairement à l'extraction Soxhlet, l'assainissement par ultrasons ne nécessite pas d'eau courante pour le refroidissement.
Il convient de noter que les revêtements de marquage et de protection sur la puce, les résistances ou les condensateurs ne se sont pas désintégrés et que leurs propriétés électriques étaient entièrement intactes (Fig. 3b), permettant aux composants électroniques coûteux de fonctionner tout au long de leur cycle de vie.
Le tétrahydrofurane a été récupéré après le processus de recyclage du PLA-PCB par distillation du solvant sur un évaporateur rotatif sous vide dans un bain d'eau. Après distillation du solvant et séchage sous vide, le PLA a été extrait (Fig. 3e).
Afin d'examiner la dissolution complète du PLA, la surface de la fibre de verre a été examinée avec un microscope électronique à balayage. Les images SEM de la fibre de verre d'origine et de la fibre de verre après recyclage sont présentées à la Fig. 4. Après le recyclage, le liant (PLA) s'est complètement dissous et le tissu en fibre de verre était intact (Fig. 4b). Même après trois recyclages, la fibre de verre est restée intacte (Fig. 4c), ce qui indique une forte probabilité de réutilisation, alors que, dans les techniques traditionnelles de recyclage WPCB, la fibre de verre est endommagée par des processus thermiques, mécaniques et chimiques et ne peut être réutilisée que dans des blocs de construction comme charge de renforcement30.
Images MEB de tissus de verre : (a) tissu de verre initial utilisé pour la fabrication de PLA-PCB ; (b) tissu de verre après recyclage unique ; (c) tissu de verre après triple recyclage.
Pour étudier l'effet du recyclage du PLA-PCB et de l'extraction ultérieure sur la structure du PLA, les spectres FTIR du PLA primaire et du PLA-PCB récupéré ont été analysés (Fig. 5). Le PLA montre des fréquences d'étirement caractéristiques pour C=O, –CH3 asymétrique, –CH3 symétrique et C–O, à 1746, 2995, 2946 et 1080 cm−1, respectivement. Les fréquences de courbure pour –CH3 asymétrique et –CH3 symétrique ont été identifiées à 1452 et 1361 cm−1, respectivement. Le PLA récupéré après recyclage simple (Fig. 5b) et triple (Fig. 5c) de PLA-PCB présente les mêmes pics d'absorption que le PLA d'origine. Ainsi, le liant (PLA) n'a subi aucune dégradation chimique lors de la fabrication ou du recyclage du PLA-PCB et peut être réutilisé pour la fabrication du PCB.
Spectres FTIR du PLA : (a) Initial ; (b) une fois et (c) trois fois reconstitués à partir de plaques PLA-PCB recyclées.
Dans l'ensemble, après le processus de recyclage du PLA-PCB fabriqué en laboratoire, 95 % en poids du liant (PLA), 100 % en poids de la charge (fibre de verre), 100 % des composants électroniques et 100 % des conducteurs en cuivre ont été récupérés pour être réutilisés. Selon des estimations moyennes, plus de 50 millions de tonnes de déchets électroniques sont produits chaque année dans le monde, et les WPCB représentent 3 à 10 % en poids de cette masse2. Compte tenu de la teneur moyenne en Cu des WPCB, on peut estimer qu'environ 195 000 à 650 000 tonnes de cuivre sont recyclées ou mises en décharge chaque année. Dans le cas d'un recyclage à 100 % du cuivre avec des WPCB, l'effet économique serait de 1,6 milliard de dollars à 5,38 milliards de dollars par an.
La différence entre les circuits imprimés en PLA fabriqués en laboratoire et les circuits imprimés actuellement produits à l'échelle industrielle (par exemple, FR2 et FR431) consiste dans le remplacement des liants toxiques et difficilement recyclables à base de résines époxy et phénol-formaldéhyde par un liant à base de PLA respectueux de l'environnement et facilement recyclable. Le coût du liant actuellement utilisé dans l'industrie pour produire des PCB commerciaux varie de 4,3 à 4,7 dollars US le kilo32. Le coût du PLA varie également de 0,94 $ à 3,3 $ le kilo33. Par conséquent, le coût des liants actuellement utilisés dans la fabrication des PCB et le coût du PLA se situent dans la même gamme de prix et l'utilisation du PLA comme liant pour la fabrication des PCB n'augmentera pas le coût du produit final. De plus, un PCB à base de PLA offre une récupération complète des matières premières et des produits chimiques après le processus de recyclage, ce qui est actuellement impossible avec les PCB traditionnels34. Un avantage important du PLA-PCB proposé est que le liant à base de PLA se biodégrade sans contaminer l'environnement avec des produits de décomposition lorsqu'il se retrouve dans une décharge1.
Ainsi, nous avons proposé un nouveau procédé de fabrication et de recyclage des PCB utilisant le PLA comme liant pour un recyclage efficace et écologique du WPCB. La nouveauté de la méthode consiste à remplacer les résines thermodurcissables toxiques et difficilement recyclables actuellement utilisées pour la production de PCB par du PLA, biodégradable et facilement recyclable. L'étude a révélé que le PLA-PCB peut être facilement recyclé dans ses composants d'origine. En fin de compte, après recyclage du PCB PLA fabriqué en laboratoire, plus de 95 % du poids des matières premières et 100 % du poids des composants électroniques peuvent être récupérés pour être réutilisés. L'industrie du PCB est actuellement basée sur la surexploitation des ressources non renouvelables et se caractérise par un faible recyclage des WPCB, ce qui ne respecte pas les principes d'une économie durable et augmente in fine le prix final. De ce point de vue, le passage progressif à des matières premières renouvelables dans la production de PCB commerciaux et la mise en œuvre de procédés facilitant leur recyclage peuvent avoir un impact positif sur la conservation de ressources précieuses non renouvelables et sur la possibilité de leur réutilisation. La mise en œuvre de la fabrication et du recyclage des PLA-PCB proposée dans cet article pourrait favoriser l'industrie de fabrication des PCB beaucoup plus près de l'adoption d'une économie circulaire.
Toutes les données générées ou analysées au cours de cette étude sont incluses dans cet article publié.
Déchets électroniques
Circuit imprimé
Déchets de circuits imprimés
L'acide polylactique
La microscopie électronique à balayage
Spectroscopie infrarouge à quatre transformées
Calorimétrie à balayage différentiel
Matériau composite fabriqué en laboratoire composé de tissu de fibre de verre tissé avec un liant PLA
Matériau composite industriel en papier imprégné d'une résine phénol-formaldéhyde plastifiée
Matériau composite industriel composé d'un tissu de fibre de verre tissé avec un liant en résine époxy
Forti, V., Baldé, CP, Kuehr, R. & Bel, G. The Global E-waste Monitor 2020: Quantities, Flows and the Circular Economy Potential (Programme SCYCLE co-hébergé par l'Université des Nations Unies (UNU) et l'Institut des Nations Unies pour la formation et la recherche (UNITAR), Union internationale des télécommunications et Association internationale des déchets solides, 2020).
Kaya, M. Technologies de recyclage des déchets électroniques et des cartes de circuits imprimés. Dans la série Minéraux, métaux et matériaux (Springer, 2019).
Google Scholar
Stevens, GC & Goosey, M. Matériaux utilisés dans la fabrication de produits électriques et électroniques. Dans Electronic Waste Management (eds Hester, E. & Harrison, RM) 33–35 (Royal Society of Chemistry, 2009).
Google Scholar
Anastas, PT & Warner, JC Green Chemistry : théorie et pratique (Oxford University Press, 1998).
Google Scholar
Rajagopal, R., Aravinda, L., Rajara, P., Bhat, B. & Sahajwalla, B. Charbon actif dérivé de déchets de cartes de circuits imprimés non métalliques pour une application de supercondensateur. Électrochim. Acta 211, 488–498 (2016).
Article CAS Google Scholar
Wang, J. & Xu, Z. Élimination et recyclage des cartes de circuits imprimés usagées : déconnexion, récupération des ressources et contrôle de la pollution. Environ. Sci. Technol. 49, 721–733 (2015).
Article ADS CAS Google Scholar
Sahan, M., Kucuker, MA, Demirel, B., Kuchta, K. & Hursthouse, A. Détermination de la teneur en métal des déchets de téléphones portables et estimation de leur potentiel de récupération en Turquie. Int. J. Environ. Rés. Santé publique 16, 887 (2019).
Article CAS Google Scholar
Hagelüken, C. Améliorer les rendements des métaux et l'éco-efficacité dans le recyclage de l'électronique - Une approche holistique pour l'optimisation de l'interface entre le prétraitement et la fusion et l'affinage des métaux intégrés. Dans Actes du Symposium international de l'IEEE sur l'électronique et l'environnement, 218–223 (2006).
Kovačević, T. et al. Nouveaux composites à base de déchets de PET et de fraction non métallique de déchets de circuits imprimés : propriétés mécaniques et thermiques. Compos. B. Ing. 127, 1–14 (2017).
Article Google Scholar
Wemken, N., Drage, DS, Abdallah, MA-E., Harrad, S. & Coggins, MA Les concentrations de retardateurs de flamme bromés dans l'air intérieur et la poussière d'Irlande révèlent une exposition élevée au décabromodiphényléthane. Environ. Sci. Technol. 53, 9826–9836 (2019).
Article ADS CAS Google Scholar
Gomez, M. et al. Stabilisation des composés dangereux du plastique DEEE : développement d'un nouvel agrégat de plastique recyclé noyau-coque pour une utilisation dans les matériaux de construction. Constr. Construire. Mater. 230, 116977 (2020).
Article Google Scholar
Ogunseitan, OA La Convention de Bâle et les déchets électroniques : traduction de l'incertitude scientifique en politique de protection. Lancette Glob. Santé 1, 313–314 (2013).
Article Google Scholar
Naqvi, SR et al. Une revue critique sur le recyclage des déchets composites renforcés fibre de carbone/fibre de verre en fin de vie par pyrolyse vers une économie circulaire. Resour. Conserv. Recycl. 136, 118-129 (2018).
Article CAS Google Scholar
Yu, K., Shi, Q., Dunn, ML, Wang, T. & Qi, HJ Composite thermodurcissable renforcé de fibre de carbone avec une recyclabilité proche de 100 %. Adv. Fonct. Mater. 26, 6098–6106 (2016).
Article CAS Google Scholar
Hsu, E., Barmak, K., West, AC & Park, A.-HA Progrès dans le traitement et le traitement des déchets électroniques avec durabilité : un examen des technologies d'extraction et de récupération des métaux. Chimie Verte. 21, 919–936 (2019).
Article CAS Google Scholar
Bharat, KN et al. Une nouvelle approche pour le développement de cartes de circuits imprimés à partir de composites à base de biofibres. Polym. Compos. 41, 4550–4558 (2020).
Article CAS Google Scholar
Genc, G., Sarikas, A., Kesen, U. & Aydin, S. Luffa/composites époxy : Propriétés électriques pour l'application PCB. IEEE Trans. Composant. Emballage Fab. Technol. 10, 933–940 (2020).
Article CAS Google Scholar
Chen, Z. et al. Recyclage efficace et respectueux de l'environnement des circuits imprimés usagés grâce à une dissolution assistée par petites molécules. Sci. Rep. 9, 17902 (2019).
Annonces d'article Google Scholar
Yedrissov, A., Khrustalev, D., Alekseev, A., Khrustaleva, A. & Vetrova, A. Nouveau matériau composite pour l'électronique biodégradable. Mater. Aujourd'hui : Proc. 49, 2443-2448 (2022).
Google Scholar
Cucchiella, F., D'Adamo, I., Koh, SCL et Rosa, P. Recyclage des DEEE : une évaluation économique des flux de déchets électroniques actuels et futurs. Renouveler. Soutenir. Energy Rev. 51, 263–272 (2015).
Article Google Scholar
Feig, VR, Tran, H. & Bao, Z. Matériaux polymères biodégradables dans les appareils électroniques dégradables. ACS Cent. Sci. 4, 337–348 (2018).
Article CAS Google Scholar
Li, R., Wang, L. & Yin, L. Matériaux et dispositifs pour l'électronique biomédicale biodégradable et douce. Matériaux 11, 2108–2131 (2018).
Annonces d'article Google Scholar
Hwang, S.-W. et coll. Élastomères biodégradables et nanomembranes/nanoribons de silicium pour l'électronique transitoire extensible et les biocapteurs. Nano Lett. 15, 2801–2808 (2015).
Article ADS CAS Google Scholar
Kook, G. et al. Fabrication multicouche à l'échelle d'une plaquette pour la microélectronique à base de fibroïne de soie. ACS Appl. Mater. Interfaces 11, 115–124 (2019).
Article CAS Google Scholar
Rydz, J., Musioł, M., Zawidlak-Węgrzyńska, B. & Sikorska, W. Présent et futur des polymères biodégradables pour les applications d'emballage alimentaire. Dans Handbook of Food Bioengineering (eds Grumezescu, AM & Holban, AM) 431–467 (Academic Press, 2018).
Google Scholar
Byrne, FP et al. Outils et techniques de sélection de solvants : guides de sélection de solvants verts. Soutenir le processus chimique. 4, 7 (2016).
Annonces d'article Google Scholar
Prat, D. et al. Guide de sélection CHEM21 des solvants classiques et moins classiques. Chimie Verte. 8, 288-296 (2016).
Article Google Scholar
Copani, G. et al. Solutions technologiques intégrées pour le recyclage zéro déchet des cartes de circuits imprimés. Dans Usines du futur (eds Tolio, T. et al.) 149–169 (Springer, 2019).
Chapitre Google Scholar
Kaya, M. Récupération de métaux et de non-métaux à partir de déchets électroniques par des processus de recyclage physiques et chimiques. Gestion des déchets 57, 64–90 (2016).
Article CAS Google Scholar
Kovačević, T. et al. Effets des charges non métalliques oxydées/traitées obtenues à partir de déchets de cartes de circuits imprimés sur les propriétés mécaniques et le retrait des composites à base de polyester insaturé. Polym. Compos. 40, 1170-1186 (2019).
Article Google Scholar
Sarvar, F., Poole, NJ & Witting, PA Stratifiés en fibre de verre PCB : mesures de la conductivité thermique et leur effet sur la simulation. J. Électron. Mater. 19, 1345-1350 (1990).
Article ADS CAS Google Scholar
Pourquoi les prix des circuits imprimés augmentent en 2021 ? https://www.pcbonline.com/blog/why-do-printed-circuit-board-prices-go-up.html (2021).
Wellenreuther, C., Wolf, A. & Zander, N. Compétitivité des coûts des matières premières bioplastiques durables - Une analyse de Monte Carlo pour l'acide polylactique. Faire le ménage. Ing. Technol. 6, 100411 (2022).
Article Google Scholar
Rocchetti, L., Amato, A. & Beolchini, F. Recyclage des cartes de circuits imprimés : examen des brevets. J. Propre. Prod. 178, 814–832 (2018).
Article CAS Google Scholar
Télécharger les références
Ce travail a été soutenu par l'association publique "Chimie verte". Les auteurs tiennent à remercier le Dr Leonid Zinoviev (Université Buketov) pour son aide dans les mesures diélectriques.
Université médicale de Karaganda, 100000, Karaganda, Kazakhstan
Dmitriy Khrustalev, Anastassiya Khrustaleva et Marlen Mustafin
Université économique Karaganda de Kazpotrebsouz, 100000, Karaganda, Kazakhstan
Arman Tirjanov
Université Nazarbaïev, 010000, Nur-Sultan, Kazakhstan
Azamat Yedrissov
Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar
Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar
Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar
Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar
Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar
D.Kh., et la conceptualisation AY, D.Kh. méthodologie, enquête A.Kh., MM et AT, D.Kh. et écriture AY - préparation du brouillon original, écriture AY - révision et édition, visualisation A.Kh., MM et AT, D.Kh. et l'administration du projet AY. Tous les auteurs ont lu et accepté la version publiée du manuscrit.
Correspondance à Arman Tirzhanov.
Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.
Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.
Libre accès Cet article est sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International, qui permet l'utilisation, le partage, l'adaptation, la distribution et la reproduction sur tout support ou format, à condition que vous accordiez le crédit approprié à l'auteur ou aux auteurs originaux et à la source, fournissez un lien vers la licence Creative Commons et indiquez si des modifications ont été apportées. Les images ou tout autre matériel de tiers dans cet article sont inclus dans la licence Creative Commons de l'article, sauf indication contraire dans une ligne de crédit au matériel. Si le matériel n'est pas inclus dans la licence Creative Commons de l'article et que votre utilisation prévue n'est pas autorisée par la réglementation légale ou dépasse l'utilisation autorisée, vous devrez obtenir l'autorisation directement du détenteur des droits d'auteur. Pour voir une copie de cette licence, visitez http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Réimpressions et autorisations
Khrustalev, D., Tirzhanov, A., Khrustaleva, A. et al. Une nouvelle approche pour concevoir des circuits imprimés facilement recyclables. Sci Rep 12, 22199 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-26677-y
Télécharger la citation
Reçu : 09 septembre 2022
Accepté : 19 décembre 2022
Publié: 23 décembre 2022
DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-26677-y
Toute personne avec qui vous partagez le lien suivant pourra lire ce contenu :
Désolé, aucun lien partageable n'est actuellement disponible pour cet article.
Fourni par l'initiative de partage de contenu Springer Nature SharedIt
Conversion de la biomasse et bioraffinerie (2023)
En soumettant un commentaire, vous acceptez de respecter nos conditions d'utilisation et nos directives communautaires. Si vous trouvez quelque chose d'abusif ou qui ne respecte pas nos conditions ou directives, veuillez le signaler comme inapproprié.