คำถามที่ว่าเมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หมดประโยชน์แล้ว พวกมันจะไปไหนต่อ? ซึ่งในปัจจุบันนี้อุปกรณ์ส่วนใหญ่มักจะถูกทิ้งลงบนดิน จะเป็นอย่างไรถ้าพวกมันสามารถย่อยสลายได้หรือแตกสลายได้เป็นชิ้นเล็กๆระดับโมเลกุล ซึ่งจะทำให้วัสดุเหล่านั้นสามารถถูกรีไซเคิลได้

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย University of Illinois ได้พัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำลายตัวเองได้เมื่อได้รับความร้อน นับเป็นอีกก้าวหนึ่งที่สำคัญที่สามารถลดขยะอิเล็กทรอนิกส์ได้ และยังส่งเสริมความยั่งยืนในอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อีกด้วย   นอกจากนี้พวกเขายังได้พัฒนาอุปกรณ์ที่สามารถถูกควบคุมคลื่นวิทยุที่จะไปกระตุ้นการทำลายตัวเองได้จากระยะไกลได้ตามความต้องการ

คณะวิจัยนำโดยศาสตราจารย์ทางด้านวิศวกรรมการบินและอวกาศ Scott R. White ซึ่งได้ตีพิมพ์ผลงานของพวกเขาลงในวารสาร Advanced Materials

ภาพ: อุปกรณ์ได้ถูกควบคุมจากระยะไกลให้ทำลายตัวเอง โดยการเปิดสัญญาณคลื่นความถี่วิทยุ ซึ่งจะส่งสัญญาณถึงส่วนที่ให้ความร้อนที่ติดอยู่ภายในอุปกรณ์ ทำให้แผงวงจรไฟฟ้าทั้งหมดถูกทำลายอย่างสมบูรณ์

ที่มาภาพ Scott White จากมหาวิทยาลัย University of Illinois

ดร. White ได้กล่าวว่า “พวกเราได้สร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถคงทนอยู่ได้ในขณะที่เรากำลังใช้งานและสามารถแตกสลายไปได้เมื่อคุณไม่ต้องการใช้อุปกรณ์เหล่านั้นอีกแล้ว สิ่งนี้ถือว่าเป็นหนทางหนึ่งในการสร้างความยั่งยืนให้กับวัสดุที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยุคสมัยนี้ ครั้งนี้ถือว่าเป็นความพยายามครั้งแรกที่ใช้ตัวกระตุ้นจากสิ่งแวดล้อมมาก่อให้เกิดการแตกสลายของอุปกรณ์”

คณะของ White ได้ร่วมงานกับ John A. Rogers ประธาน Swanlund chair สาขาวัสดุศาสตร์และวิศวกรรม ผู้อำนวยการของหน่วยวิจัย Frederick Seitz Materials Laboratory ที่ Illinois คณะวิจัยของ Roger ได้ริเริ่มสร้างอุปกรณ์ที่ใช้ชั่วคราวขึ้น โดยสามารถละลายในน้ำได้เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ทางด้านการปลูกถ่ายทางชีวการแพทย์โดยทั้งสองกลุ่มวิจัยได้ร่วมมือกันจัดการกับปัญหาขยะอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ ซึ่งรวมไปถึงการใช้แสงอัลตร้าไวโอเลต ความร้อนและการใช้แรงเชิงกลในการกำจัด จุดมุ่งหมายคือการหาทางแยกย่อยชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่มีต้นทุนการรีไซเคิลที่ไม่สูงให้กับผู้ประกอบการสำหรับอุปกรณ์ที่เก่าหรือชำรุดแล้ว หรือการทำให้อุปกรณ์เหล่านี้แตกสลายได้เมื่อถูกฝังลงดิน

ส่วนที่ให้ความร้อนนั้นคือ  แผงวงจรที่ทำมาจากแมกนีเซียมซึ่งเคลือบอยู่บางๆ ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูง โดยนักวิจัยได้เติมกรดอ่อนหยดเล็กๆ ระดับไมครอนลงในขี้ผึ้งและนำขี้ผึ้งเหล่านั้นมาเคลือบลงบนอุปกรณ์ เมื่ออุปกรณ์เหล่านั้นได้รับความร้อน ขี้ผึ้งก็จะละลายและปล่อยกรดออกมาละลายอุปกรณ์อย่างรวดเร็ว

สำหรับการส่งสัญญาณระยะไกล นักวิจัยได้ฝังตัวรับสัญญาณคลื่นความถี่วิทยุและติดตั้งขดลวดที่จะให้ความร้อนแก่อุปกรณ์ ผู้ใช้สามารถส่งสัญญาณวิทยุซึ่งจะทำให้ขดลวดร้อนขึ้น ซึ่งทำให้ขี้ผึ้งละลายและปล่อยกรดออกมาละลายอุปกรณ์ได้ในที่สุด

Rogers กล่าวว่า “งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงการนำเอาความรู้ทางเคมีมาใช้ให้เกิดประโยชน์และขยายกลไกการทำงานที่ทำลายวัสดุที่ไม่ยั่งยืนและช่วยเพิ่มศักยภาพให้กับอุปกรณ์ในการนำไปใช้งานในสาขาต่างๆ ได้กว้างมากขึ้น

คณะวิจัยสามารถควบคุมความเร็วในการแตกสลายได้ของอุปกรณ์ได้ โดยควบคุมความหนาของชั้นขี้ผึ้ง ความเข้มข้นของกรดและอุณหภูมิ พวกเขาสามารถทำให้อุปกรณ์ละลายได้ภายใน 20 วินาทีถึง 2-3 นาทีหลังจากการให้ความร้อน

อุปกรณ์ยังสามารถแตกสลายได้ด้วยอัตราเร็วตามต้องการ โดยใช้ส่วนผสมที่มีอุณหภูมิหลอมเหลวที่แตกต่างกันใส่ลงในขี้ผึ้ง สิ่งนี้มันทำให้การควบคุมการแตกสลายเป็นไปอย่างแม่นยำมากยิ่งขึ้น และได้สร้างโอกาสให้กับอุปกรณ์ที่ล้ำสมัยที่ตอบสนองและช่วยลดปัญหาสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

กลุ่มวิจัยของ White นั้นได้ตระหนักถึงความยั่งยืนของอุปกรณ์และยังเป็นผู้นำวิธีการยืดอายุการใช้งานของวัสดุมาใช้กลุ่มแรกด้วยการรักษาตัวเองได้ของวัสดุ (self-healing)

White ได้กล่าวว่า “พวกเรามีความคิดในแง่ของการสร้างวัสดุใหม่และพลิกมันกลับ 180 องศา หรือถ้าคุณไม่สามารถซ่อมอุปกรณ์ที่มันอาจจะเก่าหรือพังได้อีกต่อไปแล้ว พวกเราก็สามารถนำมันกลับมาสู่ขั้นเริ่มต้นสร้างวัสดุชิ้นนั้นใหม่อีกรอบได้ ดังนั้นเราก็จะสามารถรีไซเคิลวัสดุได้เมื่ออุปกรณ์เหล่านั้นหมดประโยชน์แล้ หรือถ้าเราไม่สามารถรีไซเคิลมันได้มันก็จะแตกสลายตัวมันเองได้ไม่ติดค้างอยู่บนพื้นดินเลย”

ที่มา http://www.sciencedaily.com/releases/2015/05/150521133746.htm

เอกสารอ้างอิง

Chan Woo Park, Seung-Kyun Kang, Hector Lopez Hernandez, Joshua A. Kaitz, Dae Seung Wie, Jiho Shin, Olivia P. Lee, Nancy R. Sottos, Jeffrey S. Moore, John A. Rogers, Scott R. White. Thermally Triggered Degradation of Transient Electronic Devices. Advanced Materials, 2015; DOI: 10.1002/adma.201501180