手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等電子產(chǎn)品的升級(jí)換代和故障，導(dǎo)致許多廢棄產(chǎn)品進(jìn)了垃圾桶，因數(shù)量龐大它們甚至有了專屬名字——電子垃圾。近日一項(xiàng)發(fā)表于《先進(jìn)材料》的研究，為電子垃圾問題供了一種潛在解決方案。他們研發(fā)了一種可回收材料，使電子產(chǎn)品更易分解和再利用。
根據(jù)聯(lián)合國(guó)2024年發(fā)布的一份報(bào)告，在過去12年中，全球電子垃圾量幾乎翻了一番，從340億公斤增加到620億公斤，相當(dāng)于155萬(wàn)輛集裝箱卡車容量，預(yù)計(jì)到2030年全球電子垃圾量將達(dá)到820億公斤。
然而，根據(jù)報(bào)告預(yù)估，只有138億公斤，即約占總量20%的電子垃圾將被回收，預(yù)計(jì)這一數(shù)字將保持不變。這表明，人們?nèi)拥舻碾娮赢a(chǎn)品越來越多，而回收率跟不上。
為了解決上述問題，美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)的副教授Michael Bartlett團(tuán)隊(duì)和該校助理教授Josh Worch團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一類可回收、導(dǎo)電性好、可重新配置，并且能在損壞后自我修復(fù)的新型電路材料。同時(shí)，該材料保留了傳統(tǒng)電路塑料板的強(qiáng)度和耐用性。很少有單一材料能同時(shí)具備這些特性。
上述團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新材料基于“類玻璃高分子”，即Vitrimer材料。這是一種可以重塑和回收的動(dòng)態(tài)聚合物。研究團(tuán)隊(duì)將這種多用途材料與液態(tài)金屬液滴結(jié)合。后者起載流作用，就像剛性金屬在傳統(tǒng)電路中所起的作用。通過將高性能、適應(yīng)性強(qiáng)的聚合物與導(dǎo)電液態(tài)金屬相結(jié)合，新電路材料在許多條件下都能保持穩(wěn)定。
“我們研發(fā)的材料不同于傳統(tǒng)電子復(fù)合材料，其制成的電路板非常有韌性，功能強(qiáng)大。即使在機(jī)械變形或損壞的情況下仍然可以工作。”Bartlett說。
在回收方面，傳統(tǒng)電路板涉及幾個(gè)能源密集型的解構(gòu)步驟，會(huì)產(chǎn)生大量廢物并浪費(fèi)掉價(jià)值數(shù)十億美元的貴重金屬部件。而研究團(tuán)隊(duì)的新材料電路板回收不僅簡(jiǎn)單，還可通過多種方式完成。該新型材料電路板可以在使用壽命結(jié)束時(shí)通過堿性水解進(jìn)行解構(gòu)，從而回收液態(tài)金屬和LED等關(guān)鍵部件。
“傳統(tǒng)的電路板是由永久性熱固性材料制成的，很難回收。”Worch說，“而我們的動(dòng)態(tài)復(fù)合材料因加熱而損壞后，可以進(jìn)行修復(fù)或重塑，電氣性能也不會(huì)受到影響。現(xiàn)代電路板根本無法做到這一點(diǎn)。”
雖然電子垃圾的產(chǎn)生無法避免，但該研究朝著讓更多電子產(chǎn)品走出垃圾填埋場(chǎng)這一方向邁出了關(guān)鍵一步。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202501341
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