北卡罗来纳州立大学的研究人员展示了一种低成本技术，可从已达到其效用期的电子设备中提取纳米线，然后在新设备中使用这些纳米线。这项工作是朝着更可持续的电子产品迈出的一步。
“人们对回收 电子材料很感兴趣，因为我们既希望减少电子废物，又希望最大限度地利用稀有或昂贵的材料，”该工作论文的第一作者、博士生 Yuxuan Liu 说。 . 北卡罗来纳州立大学的学生。“我们已经展示了一种允许我们回收纳米线的方法，我们认为可以扩展到其他纳米材料——包括含有贵金属和稀土元素的纳米材料。”
“我们的回收技术不同于传统的回收，”该论文的通讯作者、北卡罗来纳州机械与航空航天工程安德鲁 A.亚当斯杰出教授朱勇说。“当你考虑回收一个玻璃瓶时，它在被用来制造另一个玻璃物体之前完全熔化了。在我们的方法中，银纳米线网络与设备中的其余材料分离。然后将该网络分解成溶液中的一组单独的银纳米线。然后这些纳米线可用于创建新网络并整合到新传感器或其他设备中。”
新的回收技术考虑了设备的整个生命周期。第一步是使用可溶于溶剂且不会溶解纳米线的聚合物来设计设备。一旦使用了设备，含有银纳米线的聚合物基质就会溶解，留下纳米线网络。然后将网络放置在单独的溶剂中并用超声波击中。这分散了纳米线，将它们从网络中分离出来。
在概念验证演示中，研究人员创建了一个可穿戴健康传感器贴片，可用于跟踪患者的体温和水分。该传感器由嵌入聚合物材料中的银纳米线网络组成。研究人员测试了传感器，以确保它们功能齐全。一旦使用，传感器贴片通常会被丢弃。
但是为了演示，研究人员将聚合物溶解在水中，去除纳米线网络，将其分解成一组单独的纳米线，然后使用这些纳米线制造全新的可穿戴传感器。虽然在每个“生命周期”之后纳米线网络的特性都会出现轻微的退化，但研究人员发现，纳米线可以循环使用四次，而不会损害传感器的性能。
经过四个生命周期后，纳米线网络的性能可以通过在混合物中引入新的银纳米线来提高。
“使用我们的方法，您可以从纳米线中获得更多的用途，”朱说。“即使在纳米线多次损坏后，无法重复使用，我们仍然可以将它们用作传统回收的原料。这极大地减少了浪费。”
回收过程的一个关键是确定一种具有低表面张力的溶剂，用于分解纳米线网络。
“低表面张力很重要，因为它使溶剂更容易扩散到网络中纳米线之间的狭窄连接处，促进网络的分解，”刘说。
研究人员发现，在用超声波分解纳米线网络时，找到正确的时间平衡也很重要。如果您使用超声波的时间过长，您可能会破坏纳米线。如果您使用超声波的时间不够长，最终可能会出现纳米线团块。
“我们在这里展示的方法可用于回收其他纳米材料——例如纳米颗粒、碳纳米管、其他类型的纳米线和二维材料——只要它们以网络的形式使用，”朱说.
论文“Recycling of Nanowire Percolation Network for Sustainable Soft Electronics”发表在《先进电子材料》杂志上。该论文的共同作者是 Hongyu Wang，博士。北卡罗来纳州立大学的学生。
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