创新团队创造可回收、可修复的电子产品来对抗电子垃圾
电子与传感器内幕
（左起）Ravi Tutika、Michael Bartlett、Josh Worch 和孟江测试机械工程和化学团队创建的可回收电路。 （图片：弗吉尼亚理工大学的亚历克斯·帕里什）在手机、平板电脑、笔记本电脑和电器的升级和故障之间，许多电子设备被扔进垃圾箱，它们被冠以自己的名字：电子垃圾。
根据联合国 2024 年发布的一份报告，全球电子垃圾数量在过去 12 年中几乎翻了一番，从 340 亿公斤增加到 620 亿公斤（相当于 155 万辆货运卡车），预计到 2030 年将达到 820 亿公斤。预计只有 138 亿公斤（约占总量的 20%）将被回收，这一数字预计将持平。
简而言之，我们扔掉的电子设备越来越多，而回收却跟不上。但是先进材料中的一项新研究 弗吉尼亚理工大学的两个研究小组提出了一个解决电子垃圾问题的潜在解决方案：一种可回收材料，可以使电子产品更容易分解和再利用。
机械工程副教授迈克尔·巴特利特(Michael Bartlett)和化学助理教授乔什·沃奇(Josh Worch)来自不同的领域，但他们共同创造了一种新型电路材料。经过包括 Dong Hae Ho、Meng Jiang 和 Ravi Tutika 在内的博士后和研究生研究团队的大量工作，新电路具有可回收、导电、可重新配置以及损坏后可自我修复的特点。然而，它们保留了传统电路板塑料的强度和耐用性，这些特性很少在单一材料中同时存在。
这种新材料以 vitrimer 为原料，这是一种可以重塑和回收的动态聚合物。这种多功能材料与液态金属液滴相结合，起到承载电流的作用，就像刚性金属在传统电路中的作用一样。
这是与其他可回收或柔性电子设备根本不同的方法。通过将高性能、适应性强的聚合物与导电液态金属相结合，新电路能够应对一系列挑战。
“我们的材料不同于传统的电子复合材料，”巴特利特说。 “电路板具有非常好的弹性和功能。即使在机械变形或损坏的情况下，它们仍然可以工作。”
回收传统电路板涉及多个能源密集型解构步骤，并且仍然产生大量废物。在此过程中损失了数十亿美元的有价值的金属部件。回收团队的电路板非常简单，并且可以通过多种方式完成。
“传统的电路板是由永久性热固性材料制成的，回收起来非常困难，”沃奇说。 “在这里，我们的动态复合材料如果损坏，可以通过加热来修复或重塑，并且电气性能不会受到影响。现代电路板根本无法做到这一点。”
vitrimer 电路板在使用寿命结束时还可以通过碱性水解进行解构，从而回收液态金属和 LED 等关键部件。在闭环过程中完全重复使用导电复合材料的所有组件仍然是未来研究的目标。
虽然可能无法控制世界消费者丢弃的电子设备的数量，但这项工作代表了朝着避免更多电子设备进入垃圾填埋场迈出的关键一步。
来源
传感器