纳米线回收：北卡罗来纳州立大学推动更可持续电子产品的目标
发布日期：北卡罗来纳州立大学的研究人员展示了一种低成本技术，可以从已达到使用寿命的电子设备中回收纳米线，然后将这些纳米线用于新设备。这项工作朝着更可持续的电子产品迈出了一步。
“人们对回收电子材料很感兴趣，因为我们既想减少电子垃圾，又想最大限度地利用稀有或昂贵的材料，”这项研究论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学的博士生刘宇轩说。“我们已经展示了一种可以回收纳米线的方法，我们认为这种方法可以扩展到其他纳米材料——包括含有贵金属和稀土元素的纳米材料。”
“我们的回收技术不同于传统的回收技术，”论文通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程系 Andrew A. Adams 杰出教授 Yong Zhu 说道。“当你考虑回收玻璃瓶时，它会被完全熔化，然后再用来制造另一个玻璃制品。在我们的方法中，银纳米线网络与设备中的其他材料分离。然后，该网络被分解成溶液中一组单独的银纳米线。然后，这些纳米线可用于创建新的网络并整合到新传感器或其他设备中。”
新的回收技术考虑到了设备的整个生命周期。第一步是使用可溶于溶剂且不会溶解纳米线的聚合物来设计设备。设备使用后，含有银纳米线的聚合物基质会溶解，留下纳米线网络。然后将网络放入单独的溶剂中并用超声波击打。这会分散纳米线，将它们从网络中分离出来。
在概念验证演示中，研究人员制作了一个可穿戴健康传感器贴片，可用于跟踪患者的体温和水分含量。该传感器由嵌入聚合物材料的银纳米线网络组成。研究人员对传感器进行了测试，以确保它们完全正常。使用后，传感器贴片通常会被丢弃。
但为了演示，研究人员将聚合物溶解在水中，取出纳米线网络，将其分解成单个纳米线的集合，然后使用这些纳米线制造出全新的可穿戴传感器。虽然纳米线网络在每个“生命周期”后的性能都会略有下降，但研究人员发现，纳米线可以回收四次而不会损害传感器的性能。
经过四个生命周期后，您可以通过引入新的银纳米线来改善纳米线网络的性能。
“使用我们的方法，纳米线的利用率会大大提高，”朱说。“即使纳米线多次分解，无法重复使用，我们仍然可以将其用作传统回收的原料。这大大减少了浪费。”
回收过程的关键之一是找到一种低表面张力的溶剂来分解纳米线网络。
刘说：“低表面张力很重要，因为它使溶剂更容易扩散到网络中纳米线之间的狭窄连接处，从而有助于网络的分解。”
研究人员发现，在用超声波破坏纳米线网络时，找到正确的时间平衡也很重要。如果施加超声波的时间太长，纳米线就会断裂。如果施加超声波的时间不够长，最终会形成纳米线团块。
“我们在此展示的方法可用于回收其他纳米材料——例如纳米颗粒、碳纳米管、其他类型的纳米线和二维材料——只要它们以网络形式使用，”朱说。
该论文“回收纳米线渗透网络以实现可持续软电子技术，”发表在杂志上 先进电子材料. 该论文由北卡罗来纳州立大学博士生 Hongyu Wang 共同撰写。
这项工作得到了美国国家科学基金会（拨款编号为 1728370）的支持。
(C) 北卡罗来纳州立大学
原文来源： WRAL 技术线