Новый экономичный метод извлечения нанопроволок из электронных устройств, которые достигли конечной стадии своей полезности, которые затем могут быть использованы в новых устройствах, может стать шагом вперед в производстве более экологичной электроники.

Новый метод был разработан и продемонстрирован учеными из Университета штата Северная Каролина (штат Северная Каролина).

« Утилизация электронных материалов вызывает большой интерес, потому что мы хотим как уменьшить количество электронных отходов, так и максимально эффективно использовать редкие или дорогостоящие материалы . Мы « продемонстрировали подход, который позволяет нам перерабатывать нанопроволоки, и который, по нашему мнению, может быть распространен на другие наноматериалы, включая наноматериалы, содержащие благородные и редкоземельные элементы », – заявил Юйсюань Лю. , первый автор исследования и аспирант в NC State.

Наша технология переработки отличается от традиционной . Когда вы думаете о переработке стеклянной бутылки, она полностью расплавляется, прежде чем будет использована для создания другого стеклянного предмета. В нашем подходе сеть из серебряных нанопроволок отделяется от остальных материалов в устройстве.

Юн Чжу, автор исследования, заслуженный профессор механической и аэрокосмической инженерии Эндрю А. Адамса Государственного университета Северной Каролины

« Затем эта сеть разбирается на набор отдельных серебряных нанопроволок в растворе. Эти нанопроволоки затем можно использовать для создания новой сети и включить в новый датчик или другие устройства », – добавил Чжу.

Новый метод утилизации учитывает полный жизненный цикл устройства. Первым шагом является разработка устройств с полимерами, растворимыми в растворителях, которые не растворяют нанопроволоки.

Как только устройство используется, полимерная матрица с серебряными нанопроводами растворяется, выходя за пределы сети нанопроволок. Затем сеть помещается в отдельный растворитель и обрабатывается ультразвуком. Этот процесс заставляет нанопроволоки рассредоточиться, тем самым отделяя их от сети.

В качестве доказательства принципа работы учеными был разработан носимый датчик здоровья, который может помочь отслеживать гидратацию и температуру пациента. Датчик состоял из сеток из серебряных нанопроволок, закрепленных в полимерном материале. Датчики были протестированы, чтобы гарантировать их полную работоспособность. Обычно патч датчика после использования выбрасывается.

Однако для своей демонстрации команда растворила полимер в воде, удалила сеть из нанопроволоки, разрезала ее на набор отдельных нанопроволок и в дальнейшем использовала эти нанопровода для создания совершенно нового носимого датчика.

Исследователи пришли к выводу, что нанопроволоки могут быть переработаны четыре раза без ущерба для работы датчика, при этом наблюдалось небольшое ухудшение свойств сети на основе нанопроводов после каждого «жизненного цикла».

По завершении четырех жизненных циклов производительность сети на основе нанопроволоки может быть улучшена путем добавления в смесь новых серебряных нанопроволок.

Используя наш подход, вы получите гораздо больше пользы от нанопроволоки . И даже после того, как нанопроволоки много раз ломались до такой степени, что их нельзя было повторно использовать, мы все еще можем использовать их в качестве сырья для традиционной переработки. Это колоссальное сокращение отходов .

Юн Чжу, автор исследования, заслуженный профессор механической и аэрокосмической инженерии Эндрю А. Адамса Государственного университета Северной Каролины

Одним из основных факторов, влияющих на процесс рециркуляции, является определение растворителя с низким поверхностным натяжением для использования при расщеплении сети нанопроволок.

« Низкое поверхностное натяжение важно, потому что оно облегчает диффузию растворителя в узкие стыки между нанопроволоками в сети облегчая разборку сети », – заявил Лю.

Более того, исследователи обнаружили, что необходимо определить правильный баланс времени при разделении сетей нанопроволоки с помощью ультразвука. Если ультразвук применяется очень долго, нанопроволоки могут сломаться. Если ультразвук не используется достаточно долго, могут образоваться скопления нанопроволок.

Подход, который мы ' продемонстрировали здесь, может быть использован для переработки других наноматериалов, таких как наночастицы, углеродные нанотрубки, другие типы нанопроволок и двумерные материалы, если они используется в виде сети .

Юн Чжу, автор исследования, заслуженный профессор механической и аэрокосмической инженерии Эндрю А. Адамса Государственного университета Северной Каролины

Соавтором исследования стал Хуню Ван, аспирант из штата Северная Каролина. Работа выполнена при финансовой поддержке Национального научного фонда, грант 1728370.

Ссылка на журнал:

Liu, Y., и др. . (2021) Переработка перколяционной сети нанопроволоки для устойчивой мягкой электроники. Современные электронные материалы . doi.org/10.1002/aelm.202100588.

Источник: https://www.ncsu.edu/[19459009visible