可生物降解電路助電子產(chǎn)品更好回收

研究人員展示可生物降解的打印電路。

隨著時(shí)間的推移，電子垃圾問題會變得更嚴(yán)重。最近，美國能源部勞倫斯·伯克利國家實(shí)驗(yàn)室和加州大學(xué)伯克利分校的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)提出了一種潛在的解決方案：一種能夠完全回收的、可生物降解的打印電路。他們在《先進(jìn)材料》雜志上報(bào)告了這種新設(shè)備，這一進(jìn)步可讓垃圾填埋場中的可穿戴設(shè)備和其他柔性電子產(chǎn)品分流，并減輕重金屬廢物對健康和環(huán)境的危害。

在此前的一項(xiàng)發(fā)表于《自然》雜志的研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，將洋蔥伯克霍爾德氏菌脂肪酶（BC—脂肪酶）等純化酶嵌入塑料材料中，可加速其降解。此次，研究團(tuán)隊(duì)用的不是昂貴的純化酶，而是更便宜的、現(xiàn)成的BC—脂肪酶“混合物”。這大大降低了成本，有助于電路的大規(guī)模生產(chǎn)。

研究人員開發(fā)出一種可打印的“導(dǎo)電墨水”，該墨水由可生物降解的聚酯黏合劑、銀片或炭黑等導(dǎo)電填料和市售的酶混合物組成。墨水的導(dǎo)電性來自銀或炭黑顆粒，可生物降解的聚酯黏合劑充當(dāng)膠水。

研究人員用一臺帶有導(dǎo)電墨水的3D打印機(jī)，在硬質(zhì)可生物降解塑料、柔性可生物降解塑料和布料等各種表面上打印電路圖案，證明了墨水可附著在各種材料上。墨水干燥后，就會形成集成電路裝置。

為了測試其保質(zhì)期和耐用性，研究人員在沒有控制濕度或溫度的情況下，將一個(gè)打印電路在實(shí)驗(yàn)室存儲了7個(gè)月，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該電路的導(dǎo)電性與存儲前一樣好。

他們將電路浸入溫水中，以測試其可回收性。在72小時(shí)內(nèi)，電路材料降解為銀顆粒，與聚合物黏合劑完全分離，聚合物分解成可重復(fù)使用的單體。研究人員無需額外處理即可輕松回收金屬，到實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，他們確定大約94%的銀顆粒可回收和重復(fù)使用。

該電路在運(yùn)行30天后仍可降解，表明這些酶仍然活躍。這歸因于添加了一種酶保護(hù)劑。

研究人員表示，該電路或可作為瞬態(tài)電子設(shè)備中使用的一次性塑料的可持續(xù)替代品，例如，生物醫(yī)學(xué)植入物或環(huán)境傳感器之類的設(shè)備，會在一段時(shí)間內(nèi)分解。

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