מיחזור ננו-חוטים: המטרה של אלקטרוניקה בת קיימא יותר מקבלת דחיפה מ-NCSU
תאריך פרסום:חוקרים מאוניברסיטת צפון קרוליינה סטייט הדגימו טכניקה בעלות נמוכה לאחזור ננו-חוטים ממכשירים אלקטרוניים שהגיעו לסוף השימוש בהם ולאחר מכן להשתמש בחוטים הללו במכשירים חדשים. העבודה היא צעד לקראת אלקטרוניקה בת קיימא יותר.
"יש עניין רב במיחזור חומרים אלקטרוניים מכיוון שאנו רוצים גם להפחית את הפסולת האלקטרונית וגם למקסם את השימוש שאנו מפיקים מחומרים נדירים או יקרים", אומר יוקסואן ליו, מחבר ראשון של מאמר על העבודה ודוקטורט. . סטודנט במדינת NC. "הדגמנו גישה המאפשרת לנו למחזר ננו-חוטים, ושאנחנו חושבים שניתן להרחיב אותו לננו-חומרים אחרים - כולל ננו-חומרים המכילים יסודות אצילים ונדירים של אדמה."
"טכניקת המיחזור שלנו שונה ממיחזור קונבנציונלי", אומר יונג ג'ו, מחבר המאמר המקביל והפרופסור המובהק של אנדרו א. אדמס להנדסת מכונות וחלל במדינת NC. "כשחושבים על מיחזור בקבוק זכוכית, הוא נמס לחלוטין לפני שמשתמשים בו ליצירת חפץ זכוכית נוסף. בגישה שלנו, רשת ננו-חוטים כסופה מופרדת משאר החומרים במכשיר. הרשת הזו מפורקת לאוסף של ננו-חוטי כסף נפרדים בתמיסה. לאחר מכן ניתן להשתמש בחוטי הננו האלה ליצירת רשת חדשה ולשלב בחיישן חדש או בהתקנים אחרים."
טכניקת המיחזור החדשה לוקחת בחשבון את כל מחזור החיים של מכשיר. השלב הראשון הוא לתכנן מכשירים באמצעות פולימרים המסיסים בממיסים שלא ימיסו גם את הננו-חוטים. לאחר שימוש במכשיר, מטריצת הפולימר המכילה את ננו-חוטי הכסף מומסת, ומשאירה מאחור את רשת הננו-חוטים. לאחר מכן הרשת מונחת בממס נפרד ופוגעת באולטרסאונד. זה מפזר את החוטים, ומפריד אותם מחוץ לרשת.
בהדגמה של הוכחת מושג, החוקרים יצרו מדבקת חיישן בריאות לבישה שניתן להשתמש בה כדי לעקוב אחר הטמפרטורה והידרציה של המטופל. החיישן מורכב מרשתות ננו-חוטי כסף המוטמעות בחומר פולימרי. החוקרים בדקו את החיישנים כדי לוודא שהם פועלים במלואם. לאחר השימוש, תיקון חיישן בדרך כלל מושלך.
אבל לצורך ההדגמה שלהם, החוקרים המסו את הפולימר במים, הסירו את רשת הננו-חוטים, פירקו אותו לאוסף של ננו-חוטים בודדים, ולאחר מכן השתמשו בננו-חוטים האלה כדי ליצור חיישן לביש חדש לגמרי. בעוד שהייתה פגיעה קלה במאפייני רשת הננו-חוטים לאחר כל "מחזור חיים", החוקרים גילו שניתן למחזר את הננו-חוטים ארבע פעמים מבלי לפגוע בביצועי החיישן.
לאחר ארבעה מחזורי חיים, אתה יכול לשפר את הביצועים של רשת הננו-חוטים על ידי הכנסת ננו-חוטים חדשים לתערובת.
"באמצעות הגישה שלנו, אתה מקבל הרבה יותר שימוש מהננו-חוטים", אומר ג'ו. "ואפילו לאחר שהננו-חוטים התקלקלו פעמים רבות, עד לנקודה שבה לא ניתן לעשות בהם שימוש חוזר, אנחנו עדיין יכולים להשתמש בהם כחומר הזנה למיחזור קונבנציונלי. זה הפחתה אדירה בפסולת".
מפתח אחד לתהליך המיחזור הוא זיהוי ממס בעל מתח פנים נמוך לשימוש בפירוק רשת הננו-חוטים.
"מתח משטח נמוך חשוב כי זה מקל על הממס להתפזר לתוך הצמתים הצרים בין ננו-חוטים ברשת, מה שמקל על פירוק הרשת", אומר ליו.
החוקרים גילו כי חשוב למצוא את האיזון הנכון של הזמן בעת פירוק רשתות הננו-חוטיות באמצעות אולטרסאונד. אם תחיל את האולטרסאונד במשך זמן רב מדי, אתה יכול לשבור את הננו-חוטים. אם לא תפעיל את האולטרסאונד מספיק זמן, אתה יכול להסתיים עם גושים של ננו-חוטים.
"הגישה שהדגמנו כאן יכולה לשמש למיחזור ננו-חומרים אחרים - כגון ננו-חלקיקים, ננו-צינוריות פחמן, סוגים אחרים של ננו-חוטים וחומרים דו-ממדיים - כל עוד הם משמשים בצורה של רשת", אומר ג'ו. .
הנייר, "מיחזור של רשת חלחול Nanowire עבור אלקטרוניקה רכה בת קיימא", מתפרסם בכתב העת חומרים אלקטרוניים מתקדמים. המאמר נכתב בשיתוף הונגיו וואנג, דוקטור. סטודנט במדינת NC.
העבודה נעשתה בתמיכת הקרן הלאומית למדע, תחת מענק 1728370.
(ג) NCSU
מקור המאמר המקורי: WRAL TechWire