首個(gè)完全可回收印刷電子產(chǎn)品誕生
美國(guó)杜克大學(xué)工程師開(kāi)發(fā)了世界上第一個(gè)完全可回收的印刷電子產(chǎn)品:由3種碳基墨水制成的晶體管。研究人員希望以此激發(fā)新一代可循環(huán)利用的電子產(chǎn)品的研發(fā),以幫助解決日益增長(zhǎng)的全球電子垃圾問(wèn)題。相關(guān)研究發(fā)表在26日的《自然·電子學(xué)》雜志上。
制作晶體管和集成電路的原料一般是硅片,很難回收利用。據(jù)聯(lián)合國(guó)估計(jì),每年丟棄的數(shù)百萬(wàn)公斤電子產(chǎn)品中,只有不到1/4被回收利用。
在新研究中,杜克大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程教授亞倫·富蘭克林及其團(tuán)隊(duì)展示了一種完全可回收的全功能晶體管,其由3種碳基墨水制成,可以輕易打印到紙張或其他柔韌環(huán)保材料的表面。碳納米管和石墨烯墨水分別用于半導(dǎo)體和導(dǎo)體。富蘭克林說(shuō),這些材料在印刷電子產(chǎn)品領(lǐng)域并不新鮮,開(kāi)辟可回收利用新途徑的是一種名為納米纖維素的木質(zhì)絕緣介質(zhì)墨水。
納米纖維素可生物降解,多年來(lái)一直用于包裝等領(lǐng)域。此次,研究人員開(kāi)發(fā)出一種懸浮納米纖維素晶體的方法,這種晶體從木材纖維中提取出來(lái),在上面灑上少許食鹽,就可以產(chǎn)生一種墨水,作為打印晶體管的絕緣體。在室溫下將這3種墨水放在噴墨打印機(jī)中,打印出的全碳晶體管性能良好,可以廣泛應(yīng)用。
將打印出的晶體管浸入一系列水槽中,用聲波輕輕震動(dòng)它們,并對(duì)產(chǎn)生的溶液進(jìn)行離心,可依次回收碳納米管和石墨烯,平均回收率接近100%。此外,兩種材料都可以在相同的印刷過(guò)程中重復(fù)使用,性能幾乎無(wú)損。由于納米纖維素是由木材制成的,其與印刷紙均可被回收利用。
富蘭克林表示,像這樣的可回收電子產(chǎn)品不可能完全取代芯片,而且當(dāng)前研究離打印可回收的計(jì)算機(jī)處理器還很遠(yuǎn)。但這種完全可回收的多功能印刷晶體管為我們開(kāi)發(fā)出擁有可循環(huán)“生命周期”的新型電子產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。