在迈向迈向更可持续的电子产品的一步中,北卡罗来纳州立大学的团队展示了检索和重用银纳米线的低成本方法。研究人员表示,这种回收方法可能会延伸到超越电子的其他材料,包括纳米颗粒和碳纳米管。

研究人员的论文,可持续软电子产品的纳米线渗滤网络回收,由yongzhu、Andrew A. Adams机械与航空航天工程杰出教授、博士生Yuxuan Liu和Hongyu Wang合著,发表在该杂志上先进的电子材料发表在杂志上先进的电子材料

该研究中描述的方法与传统的回收想法不同。

例如,玻璃在重新利用之前要先熔化。北卡罗来纳州立大学的方法将银纳米线网络与设备中的其他材料分开。

在一个概念验证演示中,研究人员创造了一个可穿戴的健康传感器贴片,可以跟踪病人的体温和水分。该传感器由嵌入在聚合物材料中的银纳米线网络组成。

聚合物材料能溶于溶剂,但纳米线却不能。

使用具有低表面张力的工作溶剂(异丙醇)和最佳超声时间(20秒),银纳米线网络薄膜可以多次循环使用——实际上是四次,用于健康传感器的演示。

过程的分解

一旦设备达到使用极限,聚合物基质就会溶解,留下纳米线。当纳米线网被适量的超声波击中时,纳米线就会从网络中分离出来,并准备好重复使用。

“回收一批纳米线通常需要不到一个小时的时间,”朱告诉记者yabovip16.com在下面简短的问答中。

在朱的演示中,研究人员将聚合物溶解在水中,移除纳米线网络,将收集到的纳米线分解成单个的纳米线,然后使用这些纳米线创建一个全新的可穿戴传感器。

虽然在每个“生命周期”之后,纳米线网络的性能会有轻微的退化,但研究小组发现,纳米线可以循环使用四次,而不会损害传感器的性能。

“使用我们的方法,你可以从纳米线得到更多的用途,”朱教授在早些时候的新闻发布会上说.“即使纳米线已经损坏了很多次,到了不能再利用的地步,我们仍然可以将它们作为常规回收的原料。这极大地减少了浪费。”

在电子邮件采访中yabovip16.com下面,朱先生和他的同事们一起解释了更多关于可持续电子产品的前景。

yabovip16.com当前位置人们对电子产品的回收利用越来越感兴趣。你认为为什么电子产品回收如此具有挑战性,你的演示如何解决这个挑战?

朱教授:通常在洁净室中沉积连续薄膜的电子废物回收过程需要专门的冶金工艺,通常涉及高温熔化,这是复杂、昂贵和乏味的。

摘要纳米材料由于其独特的力学和电学性质,已经成为电子领域特别是软电子领域的功能材料。纳米材料的回收与传统的(沉积薄膜的)回收不同。

在我们的方法中,纳米线网络与设备的其余部分分离,而不会破坏纳米线。纳米线网络然后在溶液中分解成单独的纳米线。这些纳米线可以用在一种新的墨水中,这种墨水将再次以纳米线网络的形式打印出来,并被整合到一个新的传感器或其他设备中。这种简单、低成本的回收和再利用纳米线的方法在可持续电子领域显示出巨大的前景。这种回收的概念可以用于其他纳米材料,如纳米管和2D材料。

yabovip16.com:回收纳米线需要多长时间?考虑到所有的步骤,这是一个困难的过程吗?我想超声波检查会很困难。你如何确保你使用了正确的数量?

朱教授:回收一批纳米线通常需要不到一个小时的时间。考虑到可以在一次运行中处理大量的材料,产量可能会很大。如前所述,该过程简单且成本低,所有的仪器都广泛应用于工业和研究实验室。超声处理是回收纳米线的关键步骤,对回收纳米线的力学性能和电学性能有显著影响。在我们的工作中,我们使用了固定功率的超声波处理设备,同时研究了超声波处理时间对回收纳米线的影响。处理时间需要仔细调整,以避免纳米线的团聚和缩短。

yabovip16.com为什么电子产品回收如此重要?这种成就在哪些应用中最有用?

朱教授:越来越多的电子产品被用于人类生活的各个方面,但这些设备的寿命普遍呈现缩短的趋势(以智能手机为例)。

因此,出现了两个重要的挑战:1)废旧电子产品产生的大量废物,对环境构成了危险的威胁;2)制造这些电子设备所需的贵金属和稀土金属等稀有元素的快速消耗。

回收这些使用过的电子产品对于减少电子垃圾和最大限度地利用稀有或昂贵的材料非常重要。我们在这项工作中的策略集中在软电子中的功能材料的回收,这涉及到下一代电子的许多方面,如可穿戴医疗设备,柔性显示器,软机器人,等等。但是,只要使用网络形式的纳米材料,这种回收的概念也可以应用到其他电子设备上。

yabovip16.com你下一步的研究是什么?

朱教授:在今后的工作中,我们将研究回收过程中胶体稳定性的基本方面,以提高回收效率。这是非常重要的一步,因为目前在每个回收过程后,纳米线的结构和性能仍有相当大的退化。此外,我们将研究纳米线、基片和溶解溶剂之间的相互作用,从而可以使用更多类型的可回收基片来实现整个电子器件的回收。

此外,循环概念可以以渗透网络的形式延伸到其他纳米颗粒,碳纳米管,其他类型的NWS和2D材料等纳米材料。我们将探索不同纳米材料的回收。

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