研究人员开发出可循环、可修复的电子器件

联合国2024年发布的报告显示，过去12年间全球电子废弃物总量几乎翻倍，从340亿千克增至620亿千克（相当于155万辆货运卡车），预计2030年将达820亿千克。其中仅有138亿千克（约占总量的20%）有望被回收，且该回收率预计将维持停滞状态。

简而言之，人类正丢弃越来越多的电子产品，而回收能力未能同步提升。弗吉尼亚理工大学两个研究团队在《先进材料》期刊发表的新研究为电子废弃物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。

化学与工程学提供了解决方案

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·沃奇来自不同领域，但他们共同研发出一类新型电路材料。在博士后研究员董海河（音）、蒋蒙（音）及拉维·图蒂卡等团队成员的努力下，这种新型电路具有可回收性、导电性、可重构性及损伤自修复特性，同时保持着传统电路板塑料的强度与耐久性——这些特性罕见于单一材料。

该材料以玻璃聚合物（vitrimer）为基底，这种动态聚合物可重塑回收。其与承担电流传输功能的液态金属微滴复合，替代了传统电路中的刚性金属。

这与其他可回收或柔性电子技术存在本质区别：通过将高性能自适应聚合物与导电液态金属结合，新电路在多重挑战下仍保持稳定。

巴特利特表示："我们的材料不同于传统电子复合材料。这种电路板具有卓越的韧性与功能性，即便遭受机械变形或损伤仍可正常工作。"

材料的第二次生命

回收传统电路板需经历多道高能耗拆解工序，仍会产生大量废弃物，数十亿美元价值的金属组件在此过程中流失。

而该团队的电路板回收流程简便且支持多种方式。

"传统电路板由永久性热固性塑料制成，回收极其困难，"沃奇解释道，"我们的动态复合材料在受损时可通过加热修复重塑，且电气性能不受影响——现代电路板根本无法实现这一点。"

玻璃聚合物电路板还可通过碱性水解在寿命终点解构，回收液态金属、LED等关键组件。未来研究目标是在闭环过程中实现导电复合材料所有组分的完全再利用。

尽管控制全球消费者的电子废弃物总量仍存挑战，这项研究标志着人类向减少电子垃圾填埋迈进关键一步。

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资助，巴特利特亦获得美国国家科学基金会青年教授职业发展奖（CAREER）支持。