本报讯 手机、平板电脑、笔记本电脑等电子产品的升级和故障,让许多废弃产品进了垃圾桶,因数量庞大甚至有了专属名字——电子垃圾。一项6月1日发表于《先进材料》的研究,为电子垃圾问题提供了一种潜在解决方案。科学家研发了一种可回收材料,使电子产品更易分解和再利用。
根据联合国2024年发布的一份报告,在过去12年中,全球电子垃圾数量几乎翻了一番,从340亿公斤增加到620亿公斤,相当于155万辆集装箱卡车的容量,预计到2030年,全球电子垃圾量将达到820亿公斤。
然而,报告预估,只有138亿公斤,即约占总量20%的电子垃圾将被回收,并且这一数字将保持不变。这表明,人们扔掉的电子产品越来越多,而回收率却跟不上。
为了解决上述问题,美国弗吉尼亚理工大学的副教授Michael Bartlett团队和该校助理教授Josh Worch团队创造了一类可回收、导电性好、可重新配置,并且能在损坏后自我修复的新型电路材料。同时,该材料保留了传统电路塑料板的强度和耐用性。目前很少有单一材料能同时具备这些特性。
研究团队研发的新材料基于“类玻璃高分子”,即Vitrimer材料。这是一种可以重塑和回收的动态聚合物。他们将这种多用途材料与液态金属液滴结合,后者起到载流作用,就像刚性金属在传统电路中所起的作用那样。通过将高性能、适应性强的聚合物与导电液态金属相结合,新电路材料在许多条件下都能保持稳定。
“我们研发的材料不同于传统电子复合材料,其制成的电路板非常有韧性,功能强大。即使在机械变形或损坏的情况下仍然可以工作。”Bartlett说。
在回收方面,传统电路板涉及几个能源密集型的解构步骤,会产生大量废物并浪费掉价值数十亿美元的贵重金属部件。而研究团队的新材料电路板回收不仅简单,还可通过多种方式完成。该新型材料电路板可以在使用寿命结束时通过碱性水解解构,实现液态金属和LED等关键部件的回收。
“传统电路板是由永久性热固性材料制成的,很难回收。”Worch说,“而我们的动态复合材料在加热损坏后,可以进行修复或重塑,电气性能也不会受到影响。现代电路板很难做到这一点。”
虽然电子垃圾的产生无法避免,但该研究朝着让更多电子产品走出垃圾填埋场迈出了关键一步。(徐锐)
相关论文信息:
https://doi.org/10.1002/adma.202501341
《中国科学报》 (2025-06-04 第2版 国际)