Гібридне покриття зі старих друкованих плат і моніторів зміцнило сталь
Австралійські вчені перетворили використані друковані плати, скло і пластик з екранів моніторів на гібридне покриття. Для цього відходи електроніки подрібнили і підігріли в інертній атмосфері. Покриття, що вийшло, поліпшило механічні властивості сталі: її твердість вдалося підвищити на 125 відсотків. Дослідження опубліковано в журналі.
Зазвичай з перероблених матеріалів виробляють ті ж матеріали: з відходів скло роблять скло, з пластику - пластик. Однак відходи електронних пристроїв складаються з безлічі компонентів, які складно розділити. Впливом високих температур у відсутності кисню, при якому руйнуються токсичні компоненти, такі відходи можна перетворити на корисні матеріали.
Румана Хоссейн (Rumana Hossain) і Відень Сахаджвалла (Veena Sahajwalla) з Університету Нового Південного Уельсу запропонували спосіб переробки частин електронних пристроїв і створення зміцнюючого сталь покриття. Автори вибрали для переробки скло від старих комп'ютерних моніторів, пластиковий корпус і друкарські плати, які на 40 відсотків складаються з металів (здебільшого з міді), на 30 відсотків з органічних речовин, а ще 30 відсотків становлять кераміки.
Скло і пластик подрібнили в пудру і нагрівали її півгодини при температурі 1500 градусів Цельсія в інертній атмосфері. В результаті дослідники отримали нанонити з карбіду кремнію і залишки вуглецю, які потім перемішали з подрібненими друкованими платами, нанесли на сталеву платівку і витримали 15 хвилин при температурі 1000 градусів Цельсія. Автори досліджували хімічний склад, структуру і механічні властивості переробленого матеріалу.
Під впливом температури, пластмаса руйнувалася з утворенням насиченого вуглецем газу. Вуглецеві зв'язки розривалися, і атоми реагували з основним компонентом скла - діоксидом кремнію. Потім монооксид кремнію взаємодіяв з вуглецем, в результаті чого утворювався карбід SiC. Наноніти росли доти, доки пар був насичений монооксидами кремнію та вуглецю.
При змішанні з подрібненими платами і нанесенні на сталевий субстрат органічна складова друкованих плат почала розкладатися при температурі 300-400 градусів Цельсія з утворенням вуглецевмісних газів. При температурі вище 720 градусів сталь могла розчинити більше вуглецю, що призвело до дифузії цих газів. При 1000 градусів починала плавитися мідь, і на сталевій поверхні утворився гібридний шар Cu ‑ SiC.
Елементний аналіз методом енергодисперсійної спектроскопії вказав на рівномірний розподіл міді, кремнію, алюмінію та вуглецю в гібридному шарі. Поверхня опинилася без тріщин, подряпин або порожнин, а покриття надійно закріпилося на сталевому субстраті. Гібридний шар збільшив твердість на 125 відсотків порівняно з чистою сталлю: середнє значення твердості поверхні склала 12 гігапаскалей. Ефективний модуль пружності був 248 гігапаскалею.
За словами авторів, подальший розвиток представленої технології дозволить переробляти частини електронних пристроїв, створюючи покриття, придатні для використання у виробництві.
Нещодавно вчені знайшли спосіб виділення дорогоцінних металів з друкованих плат. Пористий полімерний матеріал міг адсорбувати з розчину плат до 99 відсотків дорогоцінних металів, що містяться в них.