DissolvPCB：使用液态金属导体和 PVA 基材的全回收式 3D 打印电子产品

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我们推出了 DissolvPCB，这是一种电子原型制作技术，使用经济实惠的 FDM 3D 打印机制造完全可回收的印刷电路板组件（PCBA），采用聚乙烯醇（PVA）作为水溶性基材，共晶镓铟合金（EGaIn）作为导电材料。当 PCBA 过时后，可轻松通过浸入水中进行回收：PVA 溶解，EGaIn 重塑为液态金属珠，电子元件得以回收。这些材料可用于制造新的 PCBA。我们呈现了 DissolvPCB 工作流程，表征了其设计参数，评估了所生产电路板的性能，并通过生命周期评估（LCA）量化了其对环境的影响，与传统 CNC 铣削 FR-4 电路板进行了对比。我们进一步开发了一款软件插件，可自动将 PCB 设计文件转换为 3D 可打印电路基板模型。为展示 DissolvPCB 的能力，我们制作并回收了三个功能原型：采用双面 PCB 的蓝牙扬声器、具有 3D 电路拓扑结构的指尖解压玩具，以及利用焦耳热驱动的 4D 打印可变形夹爪。论文最后讨论了当前技术局限性和未来研究方向。