用可生物降解的電路板對抗電子垃圾

用可生物降解的電路板對抗電子垃圾

一個研究團隊創(chuàng)新了開創(chuàng)性的可生物降解電路板，旨在解決日益嚴重的電子垃圾問題，并可能為未來的完全一次性電子產(chǎn)品鋪平道路。

廢棄的電子產(chǎn)品，包括手機、筆記本電腦和平板電腦，正成為快速增長的電子垃圾來源，因為它們的組件通常難以回收并且不會自然降解。減少電子廢物的一種有前途的方法是使用可以負責任地輕松處理的可再生資源設(shè)計其組件。

由美國國家科學基金會資助的新興研究概述了一種新型原型電路板，該電路板由一張紙組成，該紙具有完全集成的電氣元件，可以燃燒或降解。這項創(chuàng)新有可能使電子污染成為過去。

電子垃圾的全球格局

2021 年，有 5740 萬噸電子垃圾，是地球上最重的人造物體。這比 2019 年的 5360 萬噸顯著增加，自 2014 年以來增長了 21%，預計到 2030 年電子廢物將超過 7400 萬噸。

僅在美國，盡管每年有超過 1.51 億部手機被回收，但每天約有 416,000 部手機被丟棄并最終被焚燒或填埋，美國垃圾填埋場中 40% 的重金屬來自電子垃圾。

大多數(shù)小型電子產(chǎn)品包括由玻璃纖維、樹脂和金屬線制成的電路板。不幸的是，這些電路板難以回收并且通常體積龐大，這使得它們不適合用于即時醫(yī)療設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測器或個人可穿戴設(shè)備。

這個問題的一個有希望的替代方案是紙基電路板，它更容易處理、更便宜、更靈活。然而，目前，這些電路板需要專門的紙張或?qū)鹘y(tǒng)的金屬電路組件安裝在一張紙上。

推進電路板

為了克服這些缺點，研究人員努力創(chuàng)建易于制造的電路，該電路將所有電子元件完全集成到薄片中。該團隊開發(fā)了一種紙質(zhì)放大器型電路，其中包括電阻器、電容器和晶體管。

最初，他們使用蠟以簡單的圖案將通道打印到一張紙上。在蠟熔化并浸入紙中后，研究人員打印出半導體和導電油墨，隨后將其浸入未被蠟阻擋的區(qū)域。接下來，他們絲網(wǎng)印刷了額外的導電金屬部件，并將凝膠電解質(zhì)澆鑄到薄片上。

研究人員隨后對電阻器、電容器和晶體管進行了測試，證明它們工作正常。即使添加了組件，最終的電路板也非常靈活。為了展示其耐用性，該團隊展示了整個裝置在暴露于火中后迅速燃燒成灰燼。他們認為，這代表了向完全一次性電子產(chǎn)品邁出的重要一步，這是減少電子垃圾的里程碑。

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