纳米线回收技术的发展

北卡罗来纳州立大学研究人员展示了一种低成本的技术从电子设备中提取纳米线它们的效用已经达到极限，然后在新设备中使用这些纳米线。这项工作是迈向更可持续的电子产品的一步。

“人们对回收电子材料很感兴趣，因为我们既想减少电子垃圾，又想最大限度地利用稀有或昂贵的材料，”一篇关于这项工作的论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学(NC State)的博士生刘宇轩(Yuxuan Liu)说。“我们已经展示了一种可以回收纳米线的方法，我们认为这种方法可以推广到其他纳米材料，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、北卡罗来纳州立大学机械与航天工程安德鲁·a·亚当斯特邀教授朱勇(Yong Zhu)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已经完全熔化了。在我们的方法中，银纳米线网络与设备中的其他材料分离。然后这个网络在溶液中被分解成一组独立的银纳米线。这些纳米线可以用来创建一个新的网络，并整合到新的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。第一步是设计一种聚合物，这种聚合物可以溶解在溶剂中，而不会溶解纳米线。一旦设备被使用，含有银纳米线的聚合物基质就会溶解，留下纳米线网络。然后把网络放在单独的溶剂中，用超声波进行打击。这会分散纳米线，将它们从网络中分离出来。

在一个概念验证演示中，研究人员创造了一个可穿戴的健康传感器贴片，可以用来跟踪病人的温度和水分。该传感器由嵌入在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。传感器贴片一旦使用，通常就会被丢弃。

但为了演示，研究人员将聚合物溶解在水中，移除纳米线网络，将其分解成单个纳米线的集合，然后使用这些纳米线创造出一个全新的可穿戴传感器。虽然在每个“生命周期”之后，纳米线网络的性能会有轻微的退化，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，用户可以通过引入新的银纳米线来改善纳米线网络的性能。

“使用我们的方法，你可以从纳米线得到更多的用途，”朱说。“即使纳米线已经损坏了很多次，到了不能再利用的地步，我们仍然可以将它们作为常规回收的原料。这极大地减少了浪费。”

回收过程的一个关键是确定一种表面张力较低的溶剂，用于破坏纳米线网络。

“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，促进网络的拆卸，”刘说。

研究人员发现，在用超声波破坏纳米线网络时，找到合适的时间平衡也很重要。如果超声时间过长，纳米线就会断裂。如果超声波应用的时间不够长，就会形成纳米线团块。

“我们在这里展示的方法可以用于回收其他纳米材料，如纳米粒子、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。

- Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE Media and Technology，cvavra@cfemedia.com．