L’utilisation des appareils électroniques ne cessant d’augmenter, la gestion des déchets électroniques (e-waste) est devenue un enjeu crucial. Les méthodes de recyclage des circuits imprimés (PCB) sont généralement classées en approches physiques et chimiques.
Le recyclage physique implique le démontage et la séparation mécaniques, tandis que le recyclage chimique repose sur l’hydrométallurgie ou la pyrométallurgie. Cependant, ces méthodes sont coûteuses et souvent polluantes. La technologie laser offre une nouvelle approche écologique et efficace pour récupérer les métaux des PCB.
La surveillance non invasive de la glycémie est essentielle pour la gestion du diabète. La sueur contient du glucose et d’autres biomarqueurs, et la détection de la concentration de glucose dans la sueur à l’aide de capteurs électrochimiques est devenue un axe de recherche. Parmi ceux-ci, les capteurs de glucose non enzymatiques suscitent l’intérêt en raison de leur faible coût et de leur stabilité.
L’oxyde de cuivre (CuxO) est un matériau idéal pour la fabrication de capteurs de glucose non enzymatiques en raison de sa biocompatibilité et de sa grande sensibilité au glucose. Les méthodes traditionnelles de préparation des électrodes en oxyde de cuivre sont souvent complexes, chronophages et nécessitent des produits chimiques dangereux. En revanche, les procédés induits par laser offrent une approche plus écologique, plus rapide et plus évolutive pour la fabrication d’électrodes à base de cuivre.
Pour relever le double défi des déchets électroniques et du diabète, Guijun Li et ses collègues de l’Université des sciences et technologies de Hong Kong ont proposé une méthode de transfert par laser qui réutilise le cuivre des déchets électroniques pour fabriquer des électrodes de capteurs de glucose portables. Ils ont utilisé une technique de transfert par laser rapide, peu coûteuse, respectueuse de l’environnement et évolutive pour préparer des électrodes h-CuxO à partir de PCB mis au rebut.
La recherche est publié dans le journal Lettres Nano-Micro.
Avant l’étape de transfert laser, le revêtement protecteur de la surface du PCB a été retiré par ablation laser. Le transfert inverse induit par laser (LIBT) a ensuite été utilisé pour transférer le cuivre du PCB sur un substrat en verre, suivi d’un transfert direct induit par laser (LIFT) pour déposer le cuivre sur un substrat en tissu de carbone. En utilisant cette méthode de transfert laser, l’équipe a développé un système automatisé pour la production continue d’électrodes une fois les paramètres de traitement laser définis.
Les performances des électrodes h-CuxO ont été comparées à celles des nanoparticules commerciales Cu2O et CuO en tant qu’électrodes de détection du glucose. Après activation électrochimique, l’électrode h-CuxO-EA a montré la sensibilité la plus élevée parmi toutes les électrodes testées, atteignant 9,893 mA mM-1 cm-2 (R2 = 0,996) avec une limite de détection de 0,34 μM.
L’électrode h-CuxO-EA a également montré d’excellentes propriétés anti-interférences. Lors d’un test de détection du glucose dans la sueur artificielle, l’électrode h-CuₓO-EA a conservé près de 100 % de sa réponse actuelle après huit semaines, ce qui indique une stabilité à long terme exceptionnelle.
En outre, Li et ses collègues ont développé une station de travail électrochimique miniature capable de transmettre sans fil des données en temps réel à un smartphone via Bluetooth. Les courbes électrochimiques obtenues à partir du système miniature étaient cohérentes avec celles mesurées par une station de travail électrochimique PARSTAT, confirmant la fiabilité du système.
La réponse en courant de l’électrode h-CuₓO-EA à différentes concentrations de glucose, mesurée avec la station de travail miniature, a montré que des concentrations de glucose plus élevées produisaient des réponses en courant plus élevées. La courbe d’ajustement a démontré une relation proportionnelle entre la réponse en courant et la concentration en glucose, avec une sensibilité de 61,67 μA mol-1.
Des tests effectués avec de la sueur artificielle contenant cinq concentrations différentes de glucose ont révélé que les valeurs calculées correspondaient étroitement aux concentrations réelles. Le dispositif de détection du glucose a été miniaturisé pour améliorer la portabilité et l’évolutivité, le rendant ainsi plus adapté à l’intégration dans la vie quotidienne.
Plus d’informations :
Yexin Pan et al., Nano-squelettes hétérogènes de CuxO provenant de déchets électroniques pour une détection améliorée du glucose, Lettres Nano-Micro (2024). DOI : 10.1007/s40820-024-01467-5
Fourni par le Centre de revues de l’Université Jiao Tong de Shanghai