奈米線回收：北卡羅來納州立大學推動更永續電子產品的目標
發布日期：北卡羅來納州立大學的研究人員展示了一種低成本技術，可以從已達到其使用期限的電子設備中回收奈米線，然後在新設備中使用這些奈米線。這項工作是朝著更永續的電子產品邁出的一步。
「人們對回收電子材料很感興趣，因為我們希望既減少電子廢物，又最大限度地利用稀有或昂貴的材料，」該工作論文的第一作者、博士生劉宇軒說道。北卡羅來納州立大學的學生。 “我們已經展示了一種允許我們回收奈米線的方法，並且我們認為可以擴展到其他奈米材料 - 包括含有貴金屬和稀土元素的奈米材料。”
「我們的回收技術不同於傳統的回收技術，」論文的通訊作者、北卡羅來納州立大學機械與航空航天工程係安德魯·A·亞當斯傑出教授朱勇說道。 「當你考慮回收玻璃瓶時，它會在用來製造另一個玻璃物品之前完全熔化。在我們的方法中，銀奈米線網路與設備中的其餘材料分開。然後，該網絡在溶液中被分解成一系列單獨的銀奈米線。然後，這些奈米線可用於創建新的網路並合併到新的感測器或其他設備中。
新的回收技術考慮了設備的整個生命週期。第一步是使用可溶於溶劑但不會溶解奈米線的聚合物來設計設備。一旦設備被使用，含有銀奈米線的聚合物基質就會溶解，留下奈米線網絡。然後將網路放置在單獨的溶劑中並用超音波撞擊。這會分散奈米線，將它們從網路中分離出來。
在概念驗證演示中，研究人員創建了一種穿戴式健康感測器貼片，可用於追蹤患者的體溫和水合情況。該感測器由嵌入聚合物材料中的銀奈米線網絡組成。研究人員測試了感測器以確保它們功能齊全。一旦使用，感測器貼片通常會被丟棄。
但在演示中，研究人員將聚合物溶解在水中，去除奈米線網絡，將其分解成單一奈米線的集合，然後使用這些奈米線創建全新的可穿戴感測器。雖然奈米線網路的性能在每個「生命週期」後都會略有下降，但研究人員發現奈米線可以回收四次，而不會損害感測器的性能。
經過四個生命週期後，您可以透過在混合物中引入新的銀奈米線來提高奈米線網路的性能。
「使用我們的方法，你可以從奈米線中獲得更多的用途，」朱說。 「即使奈米線多次損壞，無法重複使用，我們仍然可以將它們用作傳統回收的原料。這大大減少了浪費。
回收過程的一個關鍵是找到一種具有低表面張力的溶劑，用於分解奈米線網絡。
「低表面張力很重要，因為它使溶劑更容易擴散到網路中奈米線之間的狹窄連接處，從而促進網路的分解，」劉說。
研究人員發現，在超音波破壞奈米線網路時找到正確的時間平衡也很重要。如果施加超音波時間過長，奈米線可能會斷裂。如果施加超音波的時間不夠長，最終可能會形成奈米線團。
「我們在這裡示範的方法可以用於回收其他奈米材料，例如奈米粒子、碳奈米管、其他類型的奈米線和二維材料，只要它們以網路的形式使用，」朱說。
該論文“奈米線滲濾網絡的回收用於永續軟電子產品，」發表在雜誌上 先進電子材料。論文由博士生王宏宇共同撰寫。北卡羅來納州立大學的學生。
這項工作是在國家科學基金會的支持下完成的，撥款號碼為 1728370。
(C) 北卡羅來納州立大學
原文來源： WRAL 技術線