研究人员研发出可回收、可愈合电子设备

根据联合国2024年发布的报告，全球电子垃圾总量在过去12年间几乎翻倍，从340亿公斤增至620亿公斤——相当于155万辆货运卡车的载重——预计到2030年将达到820亿公斤。其中仅有138亿公斤（约占总量的20%）有望得到回收，且该回收量预计将保持停滞状态。

简而言之，我们正丢弃越来越多的电子产品，而回收能力却未能同步提升。但弗吉尼亚理工大学两支研究团队在《先进材料》期刊上发表的新研究，为电子垃圾问题提供了潜在解决方案：一种可回收材料能使电子产品更易分解和再利用。

化学与工程学的突破性方案

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·沃奇分属不同领域，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、蒋萌、拉维·图蒂卡及研究生团队的深度参与下，这种新型电路具备可回收性、导电性、可重构性以及受损后自修复能力，同时保持着传统电路板塑料的强度和耐久性——这些特性罕有地集于单一材料之中。

该材料以玻璃聚合物为基底，这种动态聚合物可重塑形态并实现循环利用。通过将液态金属微滴融入这种多功能基材，使其能像传统电路中的刚性金属那样传导电流。

这与其他可回收或柔性电子技术存在本质差异。通过融合高性能适应性聚合物与导电液态金属，新型电路能在多重挑战中保持稳定。

巴特利特指出："我们的材料不同于传统电子复合材料。这些电路板展现出卓越的强韧性和功能性，即便在机械变形或损伤状态下仍能正常工作。"

材料的重生

传统电路板回收需经历多道高能耗解构工序，且仍会产生大量废弃物，过程中有价值金属部件的损失高达数十亿美元。

而该团队研发的电路板回收过程简便且支持多种处理方式。

沃奇解释道："传统电路板采用永久性热固材料，回收极其困难。我们的动态复合材料在受损后可通过加热修复或重塑，且电气性能不受影响——这是现代电路板无法企及的。"

玻璃聚合物电路板在其寿命终结时还可通过碱性水解法解构，实现液态金属、LED等关键组件的回收。未来研究目标是在闭环工艺中实现导电复合材料所有组分的完全再利用。

尽管遏制全球消费者丢弃电子产品的总量仍面临挑战，但此项研究标志着向减少电子垃圾填埋量迈出了关键一步。

本研究由弗吉尼亚理工大学关键技术与应用科学研究所，以及巴特利特教授获得的美国国家科学基金会早期职业发展奖（CAREER）提供支持。