可生物降解电路助电子产品更好回收 减轻重金属废物对健康和环境的危害

随着时间的推移，电子垃圾问题会变得更严重。最近，美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校的一个研究团队提出了一种潜在的解决方案：一种能够完全回收的、可生物降解的打印电路。他们在《先进材料》杂志上报告了这种新设备，这一进步可让垃圾填埋场中的可穿戴设备和其他柔性电子产品分流，并减轻重金属废物对健康和环境的危害。

在此前的一项发表于《自然》杂志的研究中，研究团队发现，将洋葱伯克霍尔德氏菌脂肪酶(BC—脂肪酶)等纯化酶嵌入塑料材料中，可加速其降解。而此次，研究团队用的不是昂贵的纯化酶，而是更便宜的、现成的BC—脂肪酶“混合物”。这大大降低了成本，有助于电路的大规模生产。

研究人员开发出一种可打印的“导电墨水”，该墨水由可生物降解的聚酯黏合剂、银片或炭黑等导电填料和市售的酶混合物组成。墨水的导电性来自银或炭黑颗粒，可生物降解的聚酯黏合剂充当胶水。

研究人员用一台带有导电墨水的3D打印机，在硬质可生物降解塑料、柔性可生物降解塑料和布料等各种表面上打印电路图案，证明了墨水可附着在各种材料上。墨水干燥后，就会形成集成电路装置。

为了测试其保质期和耐用性，研究人员在没有控制湿度或温度的情况下，将一个打印电路在实验室存储了7个月，结果发现该电路的导电性与存储前一样好。

他们将电路浸入温水中，以测试其可回收性。在72小时内，电路材料降解为银颗粒，与聚合物黏合剂完全分离，聚合物分解成可重复使用的单体。研究人员无需额外处理即可轻松回收金属，到实验结束时，他们确定大约94%的银颗粒可回收和重复使用。

该电路在运行30天后仍可降解，表明这些酶仍然活跃。这归因于添加了一种酶保护剂。

研究人员表示，该电路或可作为瞬态电子设备中使用的一次性塑料的可持续替代品，例如，生物医学植入物或环境传感器之类的设备，会在一段时间内分解。(科技日报实习记者 张佳欣)