나노와이어 재활용: 더욱 지속 가능한 전자 제품 목표가 NCSU로부터 힘을 얻습니다.

노스캐롤라이나 주립대학교 연구원들은 수명이 다한 전자 장치에서 나노와이어를 검색한 다음 해당 나노와이어를 새로운 장치에 사용하는 저비용 기술을 시연했습니다. 이 작업은 보다 지속 가능한 전자 제품을 향한 한 걸음입니다.

해당 논문의 제1저자이자 박사 학위를 취득한 Yuxuan Liu는 "전자 폐기물을 줄이고 희귀하거나 값비싼 재료에서 얻는 활용도를 극대화하기를 원하기 때문에 전자 재료 재활용에 많은 관심이 있습니다."라고 말합니다. . NC 주립대 학생입니다. "우리는 나노와이어를 재활용할 수 있는 접근법을 시연했으며, 귀금속 및 희토류 원소를 함유한 나노물질을 포함한 다른 나노물질로 확장될 수 있다고 생각합니다."

“우리의 재활용 기술은 기존 재활용과 다릅니다.”라고 해당 논문의 교신저자이자 NC 주립대학교 기계항공우주공학과 Andrew A. Adams 석좌교수인 Yong Zhu는 말합니다. “유리병을 재활용한다고 하면 완전히 녹아서 또 다른 유리 오브제를 만드는 데 사용됩니다. 우리의 접근 방식에서는 은 나노와이어 네트워크가 장치의 나머지 재료와 분리됩니다. 그런 다음 해당 네트워크는 용액 내 별도의 은 나노와이어 모음으로 분해됩니다. 그런 다음 이러한 나노와이어를 사용하여 새로운 네트워크를 만들고 새로운 센서나 기타 장치에 통합할 수 있습니다.”

새로운 재활용 기술은 장치의 전체 수명주기를 고려합니다. 첫 번째 단계는 나노와이어를 용해시키지 않는 용매에 용해되는 폴리머를 사용하여 장치를 설계하는 것입니다. 장치가 사용되면 은 나노와이어를 포함하는 폴리머 매트릭스가 용해되어 나노와이어 네트워크가 남습니다. 그런 다음 네트워크를 별도의 용매에 넣고 초음파로 공격합니다. 이는 나노와이어를 분산시켜 네트워크에서 분리시킵니다.

개념 증명 시연에서 연구원들은 환자의 체온과 수분 공급을 추적하는 데 사용할 수 있는 웨어러블 건강 센서 패치를 만들었습니다. 센서는 폴리머 재료에 내장된 은나노와이어 네트워크로 구성되었습니다. 연구원들은 센서가 완벽하게 작동하는지 확인하기 위해 테스트했습니다. 일단 사용된 센서 패치는 일반적으로 폐기됩니다.

그러나 시연을 위해 연구원들은 폴리머를 물에 용해시키고 나노와이어 네트워크를 제거한 다음 이를 개별 나노와이어 집합으로 분해한 다음 해당 나노와이어를 사용하여 새로운 웨어러블 센서를 만들었습니다. 각 "수명 주기" 후에 나노와이어 네트워크의 특성이 약간 저하되는 반면, 연구원들은 나노와이어가 센서 성능을 손상시키지 않고 4번 재활용될 수 있음을 발견했습니다.

4번의 수명 주기 후에 새로운 은 나노와이어를 혼합하여 도입함으로써 나노와이어 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있습니다.

“우리의 접근 방식을 사용하면 나노와이어를 훨씬 더 많이 활용할 수 있습니다.”라고 Zhu는 말했습니다. “그리고 나노와이어가 여러 번 파손되어 재사용이 불가능한 지점이 된 후에도 우리는 이를 기존 재활용을 위한 공급원료로 계속 사용할 수 있습니다. 폐기물이 엄청나게 줄어듭니다.”

재활용 공정의 핵심 중 하나는 나노와이어 네트워크를 분해하는 데 사용할 표면 장력이 낮은 용매를 식별하는 것입니다.

낮은 표면 장력은 용매가 네트워크의 나노와이어 사이의 좁은 접합부로 더 쉽게 확산되어 네트워크의 분해를 촉진하기 때문에 중요하다고 Liu는 말했습니다.

연구진은 초음파로 나노와이어 네트워크를 분해할 때 적절한 시간 균형을 찾는 것도 중요하다는 사실을 발견했습니다. 너무 오랫동안 초음파를 가하면 나노와이어가 끊어질 수 있다. 오랫동안 초음파를 가하지 않으면 나노와이어 덩어리가 생길 수 있습니다.

Zhu는 "여기에서 입증한 접근 방식은 나노입자, 탄소 나노튜브, 기타 유형의 나노와이어 및 2차원 물질과 같은 다른 나노물질을 재활용하는 데 사용될 수 있습니다."라고 Zhu는 말했습니다. .

종이, "지속 가능한 소프트 전자공학을 위한 나노와이어 삼출 네트워크 재활용,”가 저널에 게재되었습니다. 첨단전자재료. 이 논문은 Ph.D.인 Hongyu Wang이 공동 집필했습니다. NC 주립대 학생입니다.

이 작업은 보조금 1728370에 따라 국립과학재단(National Science Foundation)의 지원을 받아 수행되었습니다.

(다) NCSU

원본 기사 출처: WRAL TechWire