写的AZoM2021年4月27日
杜克大学的工程师们开发出了世界上第一个完全可回收的印刷电子产品。通过展示一种关键且相对复杂的计算机组件——晶体管，研究人员希望激发新一代可回收电子产品的灵感，以帮助对抗日益蔓延的全球电子垃圾。晶体管是用三种碳基墨水制成的。
这项研究发表在4月26日的在线杂志上电子性质．
“基于硅的计算机组件可能永远不会消失，我们不指望像我们这样容易回收的电子产品能够取代已经广泛使用的技术和设备。”杜克大学电子和计算机工程教授艾伦·富兰克林说。“但我们希望，通过创造全新的、完全可回收、易于打印的电子产品，并展示它们的功能，它们可能在未来的应用中得到广泛应用。”
随着世界各地的人们在生活中使用越来越多的电子产品，丢弃的设备越来越多，这些设备要么不能再用了，要么是为了换新的型号而丢弃的。据联合国估计，每年被丢弃的数百万磅电子产品中只有不到四分之一得到回收。随着全球升级到5G设备，以及物联网(IoT)继续扩大，这个问题只会变得更糟。
部分问题在于电子设备难以回收。大型工厂雇佣了数百名工人来破解大型设备。但是，虽然铜、铝和钢的废料可以回收，但设备核心的硅芯片却不能。
在这项新的研究中，富兰克林和他的实验室展示了一种完全可回收、功能齐全的晶体管，它由三种碳基墨水制成，可以很容易地打印在纸上或其他灵活、环保的表面上。碳纳米管和石墨烯墨水分别用于半导体和导体。富兰克林说，虽然这些材料欧洲杯足球竞彩在印刷电子领域并不新鲜，但随着一种名为纳米纤维素的木材绝缘介质墨水的发展，可回收性之路开启了。
“纳米纤维素是可生物降解的，多年来一直用于包装等领域，”富兰克林说。虽然人们早就知道它作为电子绝缘体的潜在应用，但之前没有人知道如何在可打印墨水中使用它。这是让这些完全可回收设备发挥作用的关键之一。”
研究人员开发了一种悬浮纳米纤维素晶体的方法，这种晶体是从木材纤维中提取出来的，在上面洒上少许食盐，就可以产生一种墨水，这种墨水作为打印晶体管的绝缘体，性能令人钦佩。在室温下将这三种墨水放在喷墨打印机中，研究小组显示，他们的全碳晶体管表现良好，可以广泛应用，甚至在最初打印六个月后也能如此。
然后，该团队展示了他们的设计的可回收性。通过将他们的设备浸入一系列的浴槽中，用声波轻轻地震动它们，然后离心产生的溶液，碳纳米管和石墨烯的平均回收率达到近100%。这两种材料欧洲杯足球竞彩可以在相同的印刷过程中重复使用，而损失很少的性能可行性。由于纳米纤维素是由木材制成的，它可以和打印它的纸张一起被简单地循环利用。
与电阻或电容相比，晶体管是一种相对复杂的计算机组件，用于电源控制或逻辑电路和各种传感器等设备。富兰克林解释说，通过首先展示一种完全可回收的多功能打印晶体管，他希望为简单设备的商业化技术迈出第一步。富兰克林说，例如，他可以想象在一座大型建筑中使用这种技术需要数千个简单的环境传感器来监测其能源使用情况，或者定制生物传感补丁来跟踪医疗状况。
“像这样的可回收电子产品不会以任何方式取代整个5000亿美元的产业，我们当然离打印可回收的计算机处理器还很远。”富兰克林说。“但展示这些类型的新材料及其功能，有望为新型电子产品的生命周期铺平道路。”欧洲杯足球竞彩
国防部国会指导医学研究计划项目(no . W81XWH-17-2-0045)、美国国立卫生研究院(no . 1R01HL146849)、美国空军科研室(no . FA9550-18-1-0222)。关键词:抗压强度，抗压强度，抗压强度
引用:“使用晶体纳米纤维素的可打印和可回收碳电子”Nicholas X. Williams, George Bullard, Nathaniel Brooke, Michael J Therien, Aaron D. Franklin。电子产品,2021年4月26日。DOI: 10.1038 / s41928 - 021 - 00574 - 0
来源:http://www.duke.edu/