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科学家研发出可生物降解的印刷电路

科学家研发出可生物降解的印刷电路

  • 发布于 2022-09-01
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旧的电子产品很难回收,这意味着它们堵塞了垃圾填埋场,同时也锁住了有价值的金属。现在,科学家们已经展示了可按需降解的印刷电路,使其材料恢复到可再利用的形式。

 

当我们中的许多人每隔一两年就追寻新手机的兴奋时,电子产品的浪费问题只会越来越多。许多这些设备在建造时并没有考虑到可回收性,而且很难从中提取金和银等贵金属进行再利用。相反,这些电子垃圾的大部分最终被填埋,在那里它们会向环境中浸出有毒的化学物质。

 

一个不断增长的研究领域是所谓的瞬态电子产品--那些在一定时间后或遇到特定触发因素(如热或水)时自然溶解的电子产品。这些不仅可以帮助减少电子垃圾,而且可以使人体或环境中的传感器在完成工作后进行生物降解。

 

在这项新的研究中,伯克利实验室和加州大学伯克利分校的研究人员已经开发并演示了印刷电路,它可以根据需要分解成可重复使用的材料,包括贵金属。

 

 研究人员展示可生物降解的印刷电路

 

新的设计建立在该团队以前的工作基础上,他们创造了嵌入酶的可生物降解塑料,这些酶将在热水或土壤中分解材料的聚合物链,在几天内降解塑料。一种名为RHP的分子将酶分散到塑料内的团块中,这使它们不会过早地破坏材料。

 

这一次,研究人员调整了配方,使用廉价的酶的“鸡尾酒”,以简化生产和降低成本。他们用可生物降解的塑料作为基材,并在其上印制了由导电油墨制成的电子电路。这是由银片或碳黑颗粒组成的,以提供导电性,聚酯粘合剂将其全部固定在一起,而酶“鸡尾酒”通过降解粘合剂最终将整个东西解开。

 

该小组测试了电路的整个拟议生命周期。首先,他们在正常条件下将它们存放在抽屉里七个月,暴露在温度和湿度的日常波动中。然后,他们在一个月内连续对它们进行了电流测试。研究小组说,储存的电路与全新的电路一样好用,表明它们没有开始过早地退化。

 

最后,研究人员测试了它们的生物可降解性。他们让它们在温水中放置几天,发现在72小时内,银粒子与聚合物分离,聚合物已经分解成单体。该团队说,94%的银可以被回收,单体也可以被回收。

 

该团队还在一系列其他材料上测试了可生物降解的导电墨水,如柔性塑料和布,并发现它在所有情况下仍可作为电路使用。这可能使它对可穿戴设备很有用。该团队说,下一步是创建一个可生物降解的整个微芯片。

 

这项研究发表在《先进材料》杂志上。

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