電子垃圾氾濫！可100%回收的電子器件誕生，3種墨水可打印出優異全碳晶體管

電子廢物和垃圾可導致環境和生物有毒物質的積累，並日益成為全球關注的問題。

杜克大學的工程師們開發出了世界上第一個完全可回收的印刷電子產品。通過展示一種關鍵且相對複雜的計算機組件——晶體管——由三種碳基墨水製成，研究人員希望激發新一代的可回收電子產品，以幫助對抗日益蔓延的全球電子垃圾。

這項研究發表在4月26日的《自然·電子》（Nature Electronics）雜誌上。

隨着世界各地的人們在生活中使用越來越多的電子產品，丟棄的設備越來越多，這些設備要麼不能再用了，要麼是為了換新的型號而丟棄的。據聯合國估計，每年被丟棄的數百萬磅電子產品中只有不到四分之一得到回收。隨着全球升級到5G設備，以及物聯網(IoT)繼續擴大，這個問題只會變得更糟。

部分問題在於電子設備難以回收。大型工廠僱傭了數百名工人來破解大型設備。但是，雖然銅、鋁和鋼的廢料可以回收，但設備核心的硅芯片卻不能。

在這項新的研究中，富蘭克林和他的實驗室展示了一種完全可回收、功能齊全的晶體管，它由三種碳基墨水製成，可以很容易地打印在紙上或其他靈活、環保的表面上。碳納米管和石墨烯墨水分別用於半導體和導體。富蘭克林説，雖然這些材料在印刷電子領域並不新鮮，但隨着一種名為納米纖維素的木材絕緣介質墨水的發展，這已經成為了可能。

研究人員開發了一種懸浮納米纖維素晶體的方法，這種晶體是從木材纖維中提取出來的，在上面灑上少許食用鹽，就可以產生一種墨水，這種墨水作為打印晶體管的絕緣體，性能驚人。在室温下將這三種墨水放在噴墨打印機中，研究小組顯示，他們的全碳晶體管表現良好，可以廣泛應用，甚至在最初打印六個月後也能保持。

然後，該團隊展示了他們的設計的可回收性。通過將他們的設備浸入一系列的浴槽中，用聲波輕輕地震動它們，然後離心產生的溶液，碳納米管和石墨烯的平均回收率達到近100%。這兩種材料可以在相同的印刷過程中重複使用，而且性能損失很少。由於納米纖維素是由木材製成的，它可以和打印它的紙張一起被簡單地循環利用。

像這樣的可回收電子產品不可能完全取代芯片，但這種完全可回收的多功能印刷晶體管為人們開發出擁有可循環“生命週期”的新型電子產品奠定了基礎。

譯/前瞻經濟學人APP資訊組

參考來源：https://techxplore.com/news/2021-04-fully-recyclable-electronics.html

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41928-021-00574-0