Cientistas da Universidade Estadual da Carolina do Norte demonstraram uma tecnologia de baixo custo para recuperar e reutilizar nanofios de dispositivos eletrônicos em fim de vida. O estudo é um passo em frente em direção a uma fabricação eletrônica mais sustentável.
“Há um enorme interesse na reciclagem destes materiais, pois queremos reduzir a quantidade de lixo eletrónico, mas também maximizar a recuperação de metais raros e caros”, comentou Yushin Liu, primeiro autor de um artigo dedicado ao estudo e estudante de doutoramento na Universidade Estatal da Carolina do Norte. “Demonstramos uma abordagem que nos permite reciclar nanofios, mas acreditamos que sua aplicabilidade pode ser estendida a outros nanomateriais, incluindo aqueles que contêm elementos de terras nobres e raras”.
“Nossa tecnologia é diferente da reciclagem convencional”, disse Yong Zhu, coautor do artigo científico e professor de engenharia mecânica e aeronáutica. “Reciclar uma garrafa de vidro, por exemplo, requer derretê-la completamente para criar um novo objeto de vidro. Em nossa abordagem, uma rede de nanofios de prata é separada dos outros materiais usados para fazer o dispositivo eletrônico. Os fios dessa rede são então separados uns dos outros em uma solução. Eles podem então ser usados para fazer uma nova rede e incorporá-la em um novo sensor ou outros dispositivos.”
A nova tecnologia de reciclagem cobre todo o ciclo de vida de um dispositivo. O primeiro passo é projetar dispositivos usando polímeros solúveis em solventes que também não dissolvem os nanofios. Após o término do uso do dispositivo, a matriz polimérica contendo os nanofios de prata se dissolve. A rede de nanofios é então colocada em um solvente separado e exposta ao ultrassom. Desta forma, os nanofios são separados uns dos outros.
Numa demonstração de prova de conceito, os investigadores criaram um sensor vestível que monitoriza os indicadores de saúde dos pacientes. O sensor consiste em redes de nanofios de prata integradas em um material polimérico. Os cientistas testam os sensores para garantir que estejam totalmente funcionais. Depois de usados uma vez, esses sensores geralmente são jogados fora.
No entanto, os pesquisadores dissolveram o polímero em água, separaram a rede de nanofios e dividiram-na em nanofios individuais, que então usaram para criar um novo sensor vestível. Embora a degradação mínima dos parâmetros da rede de nanofios tenha sido observada após cada ciclo de vida, os cientistas descobriram que ela poderia ser reciclada quatro vezes sem afetar o desempenho do sensor. Após quatro vidas, as propriedades da rede de nanofios podem ser otimizadas pela adição de novos fios de prata.
“Nossa abordagem permite uma utilização muito mais completa dos fios. Mesmo após repetidas reciclagens, quando eles não podem mais ser reutilizados, ainda podemos utilizá-los como matéria-prima para a reciclagem convencional. A quantidade de resíduos é reduzida significativamente”, explica Zhu.
A chave para o processo de reciclagem é encontrar um solvente com baixa tensão superficial para quebrar a rede de nanofios. “A baixa tensão superficial é importante porque facilita a entrada do solvente nos espaços estreitos entre os nanofios da rede, o que ajuda a quebrá-lo”, diz Liu.
Os cientistas descobriram que também é importante encontrar um equilíbrio em termos de duração da aplicação do ultrassom. Se for aplicado por muito tempo, os nanofios podem quebrar. Se não for aplicado por tempo suficiente, seções da rede podem permanecer intactas.
“A abordagem que demonstramos é adequada para reciclar todos os tipos de nanomateriais – nanopartículas, nanotubos de carbono, outros tipos de nanofios e materiais bidimensionais, desde que sejam utilizados em forma de rede”, resume Zhu.
