Ce n’est un secret pour personne, les cartes de circuits imprimés (PCB) entrent pour une part non négligeable dans les déchets électroniques dangereux pour l’environnement lorsque les appareils arrivent en fin de vie. L’utilisation d’époxydes thermodurcissables de manière irréversible dans leur fabrication ne facilite pas leur recyclage.

Vikram Iyer, professeur adjoint à la Paul G. Allen School of Computer Science and Engineering, et co-directeur de la CS for Environment Initiative à Washington, a choisi de relever le défi. Avec son équipe, il a présenté une formulation de PCB utilisant des vitrimères de transestérification (vPCB), et un processus de fabrication de bout en bout compatible avec les écosystèmes de fabrication standard. Les vitrimères constituent une classe de matériaux polymères relativement récente, découverte en France au début des années 2010. Ils sont dotés de réseaux moléculaires aptes à se réorganiser sans changement du nombre des liens via des réactions d’échange. A l’instar des résines thermodurcissables ou du caoutchouc, ils sont insolubles, mais deviennent malléables à chaud comme des thermoplastiques.

Résultat, « notre évaluation du cycle de vie montre une réduction substantielle de l’impact environnemental des vPCB par rapport aux PCB conventionnels dans onze catégories. Nous avons fabriqué avec succès des prototypes fonctionnels d’appareils connectés transmettant des signaux radio 2,4GHz sur des vPCB dont les propriétés électriques et mécaniques répondent aux normes de l’industrie. Les fractures et les trous dans les vPCB sont réparables tout en conservant des performances comparables sur plusieurs cycles de réparation. Nous démontrons en outre un processus de recyclage non destructif basé sur le gonflement du polymère avec des solvants à petites molécules. Contrairement au recyclage par solvolyse classique, ce procédé de gonflement ne dégrade pas les matériaux. Grâce à une analyse mécanique dynamique, nous trouvons une perte négligeable de catalyseur, des changements minimes dans le module de stockage et une composition équivalente du squelette polymère sur plusieurs cycles de recyclage. Ce processus de recyclage permet d’obtenir une récupération de polymères de 98%, une récupération de fibres de 100% et une récupération de solvants de 91% pour créer de nouveaux vPCB sans dégradation des performances. Dans l’ensemble, ces travaux ouvrent la voie à des transitions durables dans l’industrie électronique ».