创新团队打造可回收自愈电子材料,对抗电子垃圾危机
弗吉尼亚理工双团队合作开发可回收、导电、可重构、自愈电路材料
手机、平板、笔记本、家电升级报废丢弃,电子垃圾(e-waste)成独立品类。联合国2024报告显示,全球电子垃圾12年近翻倍:从340亿增至620亿公斤——相当155万货运卡车,预计2030年达820亿公斤。仅138亿公斤(约20%)预期回收,比例预测持平。
简单说,丢弃电子设备越来越多,回收跟不上。但《Advanced Materials》新研究由弗吉尼亚理工两团队提供潜在解决方案:可回收材料让电子器件更易分解再利用。
跨学科合作成果
机械工程副教授Michael Bartlett、化学助理教授Josh Worch跨领域合作,在博士后和研究生团队(包括Dong Hae Ho、Meng Jiang、Ravi Tutika)大量工作下,创造新类电路材料:可回收、导电、可重构、损伤后自愈,却保持传统电路板塑料强度耐用性——这些特性极少单一材料兼具。
动态聚合物与液态金属结合
新材料基于玻璃体(vitrimer)——可重塑回收动态聚合物。结合携带电流液态金属液滴,如传统电路刚性金属。这与其他可回收/柔性电子器件根本不同。结合高性能适应性聚合物与导电液态金属,新电路经受多重挑战依然坚挺。
"我们材料不同于传统电子复合材料,"Bartlett说,"电路板弹性极佳且功能完好。即使机械形变或损坏,仍能工作。"
简化回收流程
传统电路板回收涉及多个高能耗解构步骤,仍产生大量废弃物,数十亿美元贵金属组件流失。团队电路板回收简单直接,可多种方式完成。
"传统电路板由永久热固性树脂制成,极难回收,"Worch说,"我们动态复合材料受损可施热愈合或重塑,电性能不受影响。现代电路板根本做不到。"
玻璃体电路板寿命结束时可碱水解解构,回收液态金属和LED等关键组件。完全闭环复用导电复合材料所有组件仍是未来研究目标。
虽无法遏制全球消费者丢弃电子设备数量,但这项工作是让更多电子设备远离垃圾填埋场的关键一步。
来源
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