Nanolangan kierrätys: Tavoite kestävämmäksi elektroniikasta saa vauhtia NCSU:lta
Julkaisupäivä:North Carolina State Universityn tutkijat osoittivat edullisen tekniikan nanolankojen hakemiseen elektronisista laitteista, jotka ovat saavuttaneet käyttökelpoisuutensa lopun, ja sitten näiden nanolankojen käyttämiseksi uusissa laitteissa. Työ on askel kohti kestävämpää elektroniikkaa.
"Kiinnostus elektronisten materiaalien kierrätykseen on suuri, koska haluamme sekä vähentää elektroniikkajätettä että maksimoida harvinaisten tai kalliiden materiaalien käytön", sanoo Yuxuan Liu, työn ensimmäinen kirjoittaja ja tohtori. . opiskelija NC Statessa. "Olemme osoittaneet lähestymistapaa, jonka avulla voimme kierrättää nanolankoja ja jota meidän mielestämme voitaisiin laajentaa muihin nanomateriaaleihin – mukaan lukien nanomateriaalit, jotka sisältävät jaloja ja harvinaisten maametallien alkuaineita."
"Kierrätystekniikkamme eroaa perinteisestä kierrätyksestä", sanoo Yong Zhu, paperin vastaava kirjoittaja ja Andrew A. Adams Distinguished Professor of Mechanical and Aerospace Engineering NC Statessa. ”Kun ajattelee lasipullon kierrätystä, se sulatetaan kokonaan ennen kuin sitä käytetään uuden lasiesineen luomiseen. Lähestymistapassamme hopeinen nanolankaverkko erotetaan muista laitteen materiaaleista. Tämä verkko puretaan sitten kokoelmaksi erillisiä hopea-nanolankoja liuoksessa. Näitä nanojohtoja voidaan sitten käyttää uuden verkon luomiseen ja liittää uuteen anturiin tai muihin laitteisiin.
Uusi kierrätystekniikka ottaa huomioon laitteen koko elinkaaren. Ensimmäinen askel on suunnitella laitteita, joissa käytetään polymeerejä, jotka liukenevat liuottimiin, jotka eivät myöskään liukene nanolankoja. Kun laitetta on käytetty, hopea-nanolangat sisältävä polymeerimatriisi liukenee jättäen jälkeensä nanolankaverkon. Verkko asetetaan sitten erilliseen liuottimeen ja lyödään ultraäänellä. Tämä hajottaa nanolangat ja erottaa ne verkosta.
Tutkijat loivat konseptin todisteena käytettävän terveystunnistimen laastarin, jota voidaan käyttää potilaan lämpötilan ja nesteytyksen seuraamiseen. Anturi koostui hopeisista nanolankaverkoista, jotka oli upotettu polymeerimateriaaliin. Tutkijat testasivat antureita varmistaakseen, että ne toimivat täysin. Kerran käytetty anturipaikka yleensä hävitetään.
Mutta esittelyään varten tutkijat liuottivat polymeerin veteen, poistivat nanolankaverkon, hajoittivat sen yksittäisten nanolankojen kokoelmaksi ja käyttivät sitten näitä nanolankoja upouuden puettavan anturin luomiseen. Vaikka nanolankaverkon ominaisuudet heikkenivät vähän jokaisen "elinkaarin" jälkeen, tutkijat havaitsivat, että nanolangat voitiin kierrättää neljä kertaa ilman, että anturin suorituskyky heikkenisi.
Neljän elinkaaren jälkeen voit parantaa nanolankaverkon suorituskykyä ottamalla sekoitukseen uusia hopeisia nanolankoja.
"Käyttämällä lähestymistapaamme saat paljon enemmän hyötyä nanolangoista", Zhu sanoo. ”Ja vaikka nanolangat ovat rikkoutuneet monta kertaa niin pitkälle, että niitä ei voida käyttää uudelleen, voimme silti käyttää niitä tavanomaisen kierrätyksen raaka-aineena. Se vähentää huimaa jätteen määrää."
Yksi kierrätysprosessin avain on tunnistaa liuotin, jolla on alhainen pintajännitys käytettäväksi nanolankaverkon hajottamisessa.
"Alhainen pintajännitys on tärkeä, koska se helpottaa liuottimen diffundoitumista verkon kapeisiin nanolankojen välisiin liitoksiin, mikä helpottaa verkon purkamista", Liu sanoo.
Tutkijat havaitsivat, että on myös tärkeää löytää oikea aikatasapaino, kun nanolankaverkkoja hajotetaan ultraäänellä. Jos käytät ultraääntä liian pitkään, voit rikkoa nanolangat. Jos et käytä ultraääntä riittävän pitkään, voit päätyä nanolankojen möykkyihin.
"Tässä osoittamaamme lähestymistapaa voitaisiin käyttää muiden nanomateriaalien – kuten nanohiukkasten, hiilinanoputkien, muuntyyppisten nanolankojen ja kaksiulotteisten materiaalien – kierrättämiseen, kunhan niitä käytetään verkon muodossa", Zhu sanoo. .
Paperi, "Nanowire Percolation Networkin kierrätys kestävää pehmeää elektroniikkaa varten”, julkaistaan lehdessä Kehittyneet elektroniset materiaalit. Paperin on kirjoittanut Ph.D Hongyu Wang. opiskelija NC Statessa.
Työ tehtiin National Science Foundationin tuella, apurahalla 1728370.
(C) NCSU
Alkuperäinen artikkelin lähde: WRAL TechWire