可回收，可治愈的电子产品
在手机、平板电脑、笔记本电脑和电器的升级和故障之间，如此多的电子产品被扔进垃圾桶，它们已经有了自己的名字：电子垃圾。 根据联合国 2024 年发布的一份报告，全球电子垃圾的数量在过去 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——估计到 2030 年将达到 820 亿公斤。 仅 138 亿公斤 --预计总量的 20% 左右将被回收利用，预计这一数字将保持不变。 简而言之，我们扔掉的电子产品越来越多，而回收利用却没有跟上。 但是，弗吉尼亚理工大学的两个研究小组在《先进材料》上发表的一项新研究为电子垃圾问题提供了一个潜在的解决方案：一种可回收材料，可以使电子产品更容易分解和再利用。 化学与工程有答案 Michael Bartlett，副教授机械工程和化学助理教授 Josh Worch 来自不同的领域，但他们共同创造了一类新的电路材料。 经过他们的博士后和研究生研究团队（包括 Dong Hae Ho、Meng 江 和 Ravi Tutika）的大量工作，新电路是可回收的、导电的、可重新配置的，并且在损坏后具有自我修复能力。 然而，它们保留了传统电路板塑料的强度和耐用性 - 特性很少在单一材料中一起发现。 新材料从 vitrimer 开始，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，这些液态金属液滴可以像传统电路中的刚性金属一样完成传输电流的工作。 这是一种与其他可回收或柔性电子产品截然不同的方法。 通过将高性能、适应性强的聚合物与导电液体相结合金属，新电路承受了许多挑战。 “我们的材料不同于传统的电子复合材料，”Bartlett 说。 “电路板具有极强的弹性和功能。 即使在机械变形或损坏的情况下，它们仍然可以工作。 二次生命 回收传统电路板涉及几个能源密集型解构步骤，并且仍然会产生大量废物。 在此过程中损失了数十亿美元的贵重金属部件。 回收团队的电路板很简单，可以通过多种方式完成。 “传统电路板由永久性热固性塑料制成，这些热固性塑料非常难以回收，”Worch 说。 “在这里，如果因加热而损坏，我们的动态复合材料可以愈合或重塑，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 电路板也可以在其使用寿命结束时使用碱性水解，能够回收液态金属和 LED 等关键成分。 在闭环过程中完全重用导电复合材料的所有成分仍然是未来研究的目标。 虽然可能无法遏制全球消费者丢弃的电子产品数量，但这项工作代表了让更多电子产品远离垃圾填埋场的关键一步。 这项研究得到了弗吉尼亚理工大学通过关键研究所的支持技术与应用科学以及巴特利特的国家科学基金会早期教师职业发展 （CAREER） 奖。