Des prototypes d’électronique dissolvable ont été fabriqués à partir d’un polymère qui se dissout dans l’eau en quelques heures, permettant un prototypage rapide et un recyclage facilité des déchets électroniques, selon des chercheurs de l’Université du Maryland.
Université du Maryland : prototypes d’électronique dissolvable imprimés en 3D
Les chercheurs ont démontré cette technologie sur des circuits imprimés 3D, qui regroupent composants et liaisons électriques essentiels des appareils modernes. Pour la structure, ils ont utilisé du polyvinyl alcohol (PVA), un polymère soluble dans l’eau ; pour les pistes électriques, ils ont injecté un alliage liquide de gallium-indium dans des canaux usinés dans le circuit. Les composants électroniques ont été positionnés manuellement puis scellés avec une colle polymère avant séchage durant une heure à 60 °C.
Avec ces circuits, l’équipe a assemblé des appareils fonctionnels : une enceinte Bluetooth, un jouet anti-stress et une pince électronique à trois doigts. Une éclaboussure d’eau n’endommage pas immédiatement ces objets, mais après 36 heures immergés dans de l’eau à température ambiante (22 °C), les dispositifs se sont dissous.
Les chercheurs ont ensuite pu extraire facilement les composants électroniques et la majorité du métal liquide, qui s’était fragmenté en petites gouttelettes. Après évaporation de l’eau, ils ont récupéré 99 % du polyvinyl alcohol dissous.
Résultats, méthodes et implications pour le recyclage
Huaishu Peng de l’Université du Maryland souligne la difficulté actuelle du recyclage des circuits imprimés : « very brute force way », explique-t‑il, en référence aux méthodes de broyage employées pour extraire les matériaux réutilisables. Les circuits dissolvables offrent une alternative qui facilite la séparation des composants récupérables sans broyage intensif.
Jasmine Lu, de l’Université de Chicago (Illinois), qui travaille sur la réutilisation des matériaux de circuits imprimés, estime que cette approche est particulièrement utile pour les phases de prototypage : « If you’re prototyping with electronics, printed circuit boards are a big source of e-waste, » dit‑elle. Le recours à des circuits solubles rend le prototypage moins gourmand en déchets et plus simple à recycler.
Les données d’un rapport des Nations unies de 2022 montrent l’ampleur du défi : l’Asie a généré 600 000 tonnes de circuits imprimés usagés, avec seulement 17 % recyclés ; l’Europe et l’Amérique du Nord ont produit chacune 300 000 tonnes, avec des taux de recyclage respectifs de 61 % et 44 %.
Adoption, limites et prochaines étapes
La possibilité pour toute personne disposant d’une imprimante 3D d’adopter cette technique la rend selon Lu « especially unique » par rapport à d’autres efforts d’électronique durable. Peng propose par ailleurs que, durant l’usage, les dispositifs puissent être protégés par des coques temporaires étanches.
Pour l’instant, la durabilité limitée de ces circuits rend la technologie mieux adaptée au prototypage rapide qu’à la production de masse de produits finis, note Lu. Les auteurs n’excluent toutefois pas la fabrication industrielle : ils contactent des producteurs de circuits imprimés pour étudier la faisabilité d’un déploiement à plus grande échelle.
Peng précise son objectif pédagogique et pratique : « You usually have to outsource to factories to make the circuit board, and that can take weeks to ship, » explique‑t‑il. « Here you design something, print within 30 minutes and then you have a circuit – and if it’s not working, you dissolve it into the water for new things. » Pour l’instant, il prévoit que ses étudiants utilisent cette méthode pour accélérer le prototypage et réutiliser les éléments.
Référence : ACM Symposium on User Interface Software and Technology (DOI: 10.1145/3746059.3747604).