研究人员研发出可回收、可自修复的电子元器件

根据联合国2024年发布的报告，过去12年间全球电子废弃物总量已从340亿公斤激增至620亿公斤（相当于155万辆货运卡车的载重），几乎翻了一番。预计到2030年，这一数字将达到820亿公斤。其中预计仅有138亿公斤（约占总量的20%）会被回收利用，且该回收率预计将维持停滞状态。

简言之，人类正在废弃越来越多的电子产品，而回收能力却未能同步提升。弗吉尼亚理工大学两支研究团队在《先进材料》期刊发表的新研究为电子垃圾问题提供了潜在解决方案：一种可回收材料有望使电子产品更易拆解再利用。

化学与工程学的突破性应答

机械工程系副教授迈克尔·巴特利特与化学系助理教授乔什·沃奇虽分属不同领域，却共同开创了新型电路材料类别。在博士后研究员董海河、姜萌和拉维·图蒂卡等团队成员的努力下，这种新型电路具备可回收性、导电性、可重构性及损伤后自修复能力，同时保持传统电路板塑料的强度与耐久性——这些特性鲜少能在单一材料中同时实现。

该材料的基体是玻璃体聚合物——一种可重塑回收的动态聚合物。这种多功能基材中嵌入了液态金属液滴，替代传统电路中的刚性金属承担电流传导功能。

这与其它可回收或柔性电子技术存在根本差异。通过将高性能自适应聚合物与导电液态金属结合，新型电路能在多重挑战下保持稳定运行。

"我们的材料区别于传统电子复合材料，"巴特利特强调，"这种电路板具备卓越的机械韧性与功能性，即便在形变或受损状态下仍可维持工作。"

材料的再生循环

传统电路板回收需经历多道高能耗拆解工序，仍会产生大量废弃物，过程中更有价值数十亿美元的金属元件流失。

该团队研发的电路板回收流程简易且支持多种处理方式。

"传统电路板采用永久性热固性塑料制造，其回收难度极高，"沃奇解释道，"而我们开发的动态复合材料在受损后可通过加热修复重塑，且电气性能不受影响——现代电路板完全无法实现这种特性。"

玻璃体聚合物电路板还可通过碱性水解进行报废解离，从而回收液态金属、LED等关键组分。实现导电复合材料所有组分的闭环循环再利用，仍是未来研究的重要目标。

尽管全球消费者丢弃的电子设备总量难以遏制，此项研究标志着向减少电子产品填埋量迈出了关键步伐。

本研究获得弗吉尼亚理工大学关键技术与应用科学研究所的资助，以及巴特利特教授所获美国国家科学基金会早期职业发展奖（CAREER）的支持。