研究人员开发出可回收、可修复电子产品

联合国2024年发布的报告指出，过去12年间全球电子垃圾量几乎翻倍，从340亿千克增至620亿千克——相当于155万辆货运卡车的载重——预计到2030年将达820亿千克。其中仅有138亿千克（约占总量的20%）可实现回收，且该回收率预计将停滞不前。

简言之，我们丢弃的电子产品与日俱增，而回收能力却未能同步提升。弗吉尼亚理工学院两支研究团队在《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，能使电子产品更易于分解再利用。

化学与工程领域的突破性进展

机械工程副教授迈克尔·巴特利特与化学助理教授乔什·沃奇虽分属不同领域，却共同研发出一类新型电路材料。在他们的博士后及研究生团队（包括董海河、姜萌和拉维·图蒂卡）的深度参与下，这种新型电路具备可回收性、导电性、可重构性以及损伤后自修复能力，同时保持了传统电路板塑料的强度与耐久性——这些特性鲜少在单一材料中共存。

该材料以动态聚合物玻璃体（vitrimer）为基底，这种聚合物可重塑和回收。通过将多功能基材与承担导电功能的液态金属微滴复合，实现了传统电路中刚性金属的导电特性。

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，该新型电路在多重挑战下仍保持稳定性能。

"我们的材料与传统电子复合材料截然不同，"巴特利特强调，"这种电路板展现出卓越的韧性与功能性，即使在机械形变或受损状态下仍能正常工作。"

材料的二次生命

传统电路板回收需经历多环节高能耗拆解过程，且仍产生大量废弃物。价值数十亿美元的金属元件在此过程中流失。

而该团队研发的电路板回收流程简洁高效，支持多种回收方式。

"传统电路板采用永久性热固性塑料制造，回收难度极高，"沃奇解释道，"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。现代电路板简直不可能实现这种功能。"

玻璃体电路板在其生命周期结束时还可通过碱性水解进行解构，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。

尽管可能无法遏制全球消费者丢弃电子产品的总量，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学院关键技术与应用科学研究所资助，并获巴特利特教授的国家科学基金会早期教职人员职业生涯奖（CAREER）支持。