Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte demostraron una técnica de bajo coste para recuperar los nanocables de los dispositivos electrónicos que han llegado al final de su utilidad y luego utilizar esos nanocables en nuevos dispositivos. El trabajo es un paso hacia una electrónica más sostenible. El artículo, "Recycling of Nanowire Percolation Network for Sustainable Soft Electronics", se publica en la revista Advanced Electronic Materials.
"Hay mucho interés en reciclar materiales electrónicos porque queremos tanto reducir los residuos electrónicos como maximizar el uso que obtenemos de materiales raros o costosos", dice Yuxuan Liu, primer autor de un artículo sobre el trabajo y estudiante de doctorado en NC State. "Hemos demostrado un enfoque que nos permite reciclar nanocables y que creemos que podría extenderse a otros nanomateriales, incluidos los que contienen elementos nobles y de tierras raras".
"Nuestra técnica de reciclado difiere del reciclado convencional", dice Yong Zhu, autor del artículo y profesor distinguido Andrew A. Adams de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en NC State. "Cuando se piensa en el reciclaje de una botella de vidrio, ésta se funde por completo antes de ser utilizada para crear otro objeto de vidrio. En nuestro enfoque, una red de nanocables de plata se separa del resto de los materiales de un dispositivo. A continuación, esa red se desmonta en una colección de nanohilos de plata separados en una solución. Estos nanohilos pueden utilizarse entonces para crear una nueva red e incorporarla a un nuevo sensor u otros dispositivos".
La nueva técnica de reciclaje tiene en cuenta todo el ciclo de vida de un dispositivo. El primer paso consiste en diseñar dispositivos con polímeros solubles en disolventes que no disuelvan también los nanocables. Una vez utilizado el dispositivo, la matriz polimérica que contiene los nanocables de plata se disuelve, dejando atrás la red de nanocables. A continuación, la red se coloca en un disolvente distinto y se golpea con ultrasonidos. Esto dispersa los nanocables, separándolos de la red.
En una demostración de prueba de concepto, los investigadores crearon un parche sensor de salud portátil que podía utilizarse para seguir la temperatura y la hidratación de un paciente. El sensor consistía en redes de nanohilos de plata incrustados en un material polimérico. Los investigadores probaron los sensores para asegurarse de que eran totalmente funcionales. Una vez utilizado, un parche sensor se desecha normalmente. Pero para su demostración, los investigadores disolvieron el polímero en agua, retiraron la red de nanohilos, la descompusieron en un conjunto de nanohilos individuales y luego utilizaron esos nanohilos para crear un sensor portátil completamente nuevo. Aunque las propiedades de la red de nanohilos se degradaron ligeramente después de cada "ciclo de vida", los investigadores descubrieron que los nanohilos podían reciclarse cuatro veces sin perjudicar el rendimiento del sensor. Después de cuatro ciclos de vida, se puede mejorar el rendimiento de la red de nanocables introduciendo nuevos nanocables de plata en la mezcla.
"Con nuestro método, se puede sacar mucho más partido a los nanocables", afirma Zhu. "E incluso después de que los nanocables se hayan descompuesto muchas veces, hasta el punto de que no puedan reutilizarse, podemos utilizarlos como materia prima para el reciclaje convencional. Es una reducción tremenda de los residuos". Una de las claves del proceso de reciclaje es identificar un disolvente con una baja tensión superficial para utilizarlo en la ruptura de la red de nanocables. "La baja tensión superficial es importante porque facilita la difusión del disolvente en las estrechas uniones entre los nanohilos de la red, lo que facilita el desmontaje de la misma", afirma Liu.
Los investigadores descubrieron que también es importante encontrar el equilibrio adecuado de tiempo al romper las redes de nanocables con ultrasonidos. Si se aplica el ultrasonido durante demasiado tiempo, se pueden romper los nanocables. Si no se aplica el ultrasonido durante el tiempo suficiente, se puede acabar con grupos de nanocables.
"El método que hemos demostrado aquí podría utilizarse para reciclar otros nanomateriales -como nanopartículas, nanotubos de carbono, otros tipos de nanocables y materiales bidimensionales- siempre que se utilicen en forma de red", afirma Zhu.
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