研究人员揭示完全可回收的印刷电子产品

杜克大学的工程师已经开发了世界上第一个完全可回收的印刷电子产品。通过展示一个至关重要的和相对复杂的计算机组件——晶体管——创建三个以碳为基础的墨水,研究人员希望能激励新一代的可回收的电子对抗日益增长的全球流行的电子垃圾。

“硅计算机组件可能不会消失,我们不要期望很容易回收电子产品像我们这样的替换的技术和设备,已经广泛使用,”亚伦·富兰克林说,阿迪的杜克大学电气和计算机工程教授。“但是我们希望通过创造新的,完全可回收利用,容易印刷电子和展示他们能做什么,他们可能成为广泛应用于未来的应用。”

第一完全可回收利用的3 d渲染,打印晶体管。来源:杜克大学

全世界人们采用更多电子产品融入他们的生活,有一个日益增长的堆废弃的设备不工作了或者被抛弃,取而代之的是一个新模型。据联合国估计,只有不到四分之一的数百万英镑的电子每年丢弃回收。问题只会继续恶化,成为世界升级5 g设备和物联网(物联网)继续扩大。

问题的一部分是电子设备难以回收。大型工厂雇佣数百名工人尝试笨重的设备。虽然残渣的铜、铝和钢可以回收,硅芯片的核心设备不能。

道路再循环能力被打开了

在新的研究中,富兰克林和他的实验室演示一个完全可循环利用的,功能齐全的晶体管的三个以碳为基础的墨水很容易印刷到纸或其他灵活的、环境友好的表面。碳纳米管和石墨烯油墨是用于半导体和导体,分别。虽然这些材料并不是新印刷电子产品的世界中,富兰克林说,可回收性开放之路更加充分的发展称为nanocellulose绝缘介质墨水。

“Nanocellulose可生物降解,多年来一直用于包装,”弗兰克林说。“虽然人们早就知道对其潜在的应用如电子绝缘体,没有人知道如何使用它在一个可打印的墨水。这是一个让这些完全可回收利用的关键设备的功能”。

研究人员测试生物传感器完全可回收利用,制成的印刷电子产品。回收过程恢复近100%的使用的材料和材料损失很小的性能。来源:杜克大学

暂停nanocellulose的晶体的研究人员开发出一种方法,从木材中提取的纤维-的洒一点食盐产量的墨水令人称羡的绝缘体打印晶体管。使用三个气溶胶喷射在室温下打印机墨水,团队表明他们的全碳晶体管表现良好足够的用于各种各样的应用程序,甚至6个月后最初的印刷。

然后团队演示了可回收他们的设计。淹没他们的设备在一系列的澡堂,轻轻地用声波振动,使离心产生的解决方案,将碳纳米管和石墨烯顺序恢复平均收益率近100%。两个材料可以重用相同的印刷过程而失去很少的性能的可行性。因为nanocellulose是由木材制成的,它可以被回收的纸印刷。

垫脚石在正确的方向上

相比,电阻或电容器,晶体管是一个相对复杂的计算机组件用于设备,如功率控制或逻辑电路和各种传感器。富兰克林解释说,通过展示一个完全可循环利用的,多功能打印晶体管第一,他希望做一个第一步的技术在商业上追求简单的设备。例如,富兰克林说,他可以想象所使用的技术在大型建筑需要成千上万的简单环境传感器监控能源使用或自定义跟踪医疗条件若补丁。

这样的“可回收电子不会出去和替换整个half-trillion-dollar行业无论如何,我们一定会印刷可回收的电脑处理器,”弗兰克林说。“但是展示这些类型的新材料及其功能是希望一块垫脚石在正确的方向上的一种新型电子产品的生命周期。”