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(tuán)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(yán)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(jī)、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(fù)責(zé)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(xué)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(yù)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(jī)被回收，但每天約有 416,000 部手機(jī)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(jìn)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(tuán)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(dǎo)體和導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)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(tuán)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(rèn)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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