【希望之聲2023年4月19日】（本台記者啟術綜合編譯）
杜克大學的工程師創造了世界上第一個可以完全回收的印刷電子產品。他們的創新解決方案是在製造過程中用水代替了有害化學品的使用，從而減少了與使用危險化學品相關的環境影響和潛在健康風險。該示範品為該行業在減少其生態和健康足跡方面開闢了一條新途徑。
該研究最近發表在《納米快報》雜誌上。演示表明，電子行業的綠色未來是可能的。
電子產品製造商主要的困難工作之一是如何成功地將幾層元件固定在彼此之上，這對複雜的設備至關重要。對印刷電子產品來說，確保各層的適當粘接往往是一項複雜的工作。
領導這項研究的杜克大學計算機工程系亞倫.富蘭克林教授和他的小組展示了第一個完全可回收的印刷電子產品。這些產品使用了三種碳基油墨：半導體碳納米管、導電石墨烯和絕緣的納米纖維素。在試圖將原始工藝調整為只使用水基墨水時，碳納米管帶來了最大的挑戰。
這種水基墨水必須使其中的碳納米管，不會凝結在一起，並能夠在表面上均勻地擴散，為此加入了一種類似洗滌劑的表面活性劑。然而，由此產生的墨水並不能創造出足夠密集的碳納米管層，使大電流電子能夠穿過。這是因為用於保持碳納米管不結塊的表面活性劑也阻止了額外的層粘附在第一層上。在傳統製造過程中，這些表面活性劑需要使用非常高的溫度來去除，這會消耗大量的能源，或者使用危險昂貴的化學品，這就可能會對人類和環境健康造成威脅。富蘭克林和他的小組希望能避免這兩種情況。
富蘭克林教授解釋說：“如果我們使用化學品，我們可以一次又一次地打印，直到有足夠的納米管。但水基油墨並不是這樣的。我們可以做100次，仍然會有和第一次一樣的密度。”
富蘭克林和他的小組開發了一個循環過程，在這個過程中，設備用水沖洗，可以在相對較低的熱量下乾燥，然後再次印刷上去。當墨水中使用的表面活性劑的數量也被調低時，研究人員表明他們的墨水和工藝可以創造出功能齊全、完全可回收、完全基於水的晶體管。
與電阻器或電容器相比，晶體管是一種相對複雜的計算機元件，用於電源控制或邏輯電路和傳感器等設備。富蘭克林解釋說，通過首先展示一個綠色晶體管產品，他希望向該領域的其他人發出信號，即存在一條可行的道路可以使一些電子製造過程更加環保。
富蘭克林小組已經證明，用於印刷的碳納米管和石墨烯幾乎100%可以在同一過程中被回收和重複使用，幾乎不損失物質或其影響其性能。因為納米纖維素是由木材製成的，它可以像紙一樣簡單地被回收或生物降解。雖然這個過程確實也使用了大量的水，但比處理傳統製造方法中使用的有毒化學品所需的水少得多。
根據聯合國的估計，每年被扔掉的數百萬磅電子產品中，只有不到四分之一被回收。而且隨着世界升級到6G設備和物聯網的不斷擴大，這個問題會變得更糟。因此，在這個日益增長的電子垃圾山中，任何可能的垃圾減少措施都是重要的。
雖然還有更多的工作要做，但富蘭克林教授說，這種方法也可以用於其它電子元件的製造，比如現在社會上無處不在的屏幕和顯示器。每個電子顯示屏都有一個類似於論文中所展示的薄膜晶體管的背板。目前的製造技術都是高能量的，並依賴於危險的化學品以及有毒氣體。整個行業已經被美國環境保護局標記為“需要立即關注”。
責任編輯：张莉莉
本文章或節目經希望之聲編輯製作，轉載請註明希望之聲並包含原文標題及鏈接。
