“水烧结瞬态纳米复合材料用作可溶解消费电子产品的电气互连”
ACS应用材料与接口
小型电子产品，包括智能手表和健身跟踪器，不容易拆卸和回收。因此，当一种新型号问世时，大多数用户会将旧设备送入危险的废物流中。为了简化小型电子产品的回收，研究人员在《ACS应用材料与接口》杂志上报道，他们开发了一种双金属纳米复合材料，用于电路，当浸入水中时会分解。他们在一个原型瞬态设备中演示了这些电路——一个功能强大的智能手表，在40小时内就消失了。
计划中的淘汰和快速的技术创新导致新设备不断取代旧版本，每年产生数以百万吨计的电子垃圾。回收利用可以减少电子垃圾的数量，在许多地方是强制性的。然而，回收小型消费电子产品往往不值得，因为它们的零件必须手工回收，而且一些加工步骤，如露天焚烧和酸浸，可能会造成健康问题和环境污染。按需分解的可溶解设备可以解决这两个问题。此前，冼黄和同事开发了一种锌基纳米复合材料，可溶解在水中用于临时电路，但其导电性不足以用于消费电子产品。因此，他们希望改善可溶解纳米复合材料的电气性能，同时创造出足够坚固的电路，以承受日常使用。
研究人员通过添加银纳米线对锌基纳米复合材料进行了改性，使其具有高导电性。然后，他们将金属溶液丝网印刷在聚乙烯醇（一种在水中降解的聚合物）上，并通过施加小水滴使电路固化，从而促进化学反应，然后蒸发。通过这种方法，该团队制作了一款智能手表，在3D打印的聚乙烯醇（PVA）外壳内装有多块纳米复合印刷电路板。智能手表有传感器，可以精确测量一个人的心率、血氧水平和步数，并通过蓝牙连接将信息发送到手机应用程序。外包装可以承受汗水，但一旦整个装置完全浸入水中，聚合物外壳和电路都会在40小时内完全溶解。只剩下手表的部件，如有机发光二极管（OLED）屏幕和微控制器，以及集成到电路中的电阻器和电容器。研究人员表示，这两种金属纳米复合材料可以用来生产性能与商业模型相匹配的瞬态器件，这对解决小型电子产品浪费的挑战有很大帮助。
作者不承认这项研究的资金来源。