麻省理工學院等開發出易於回收之基板材料,可望因應電子廢棄物問題

 

刊登日期:2024/10/17
  • 字級

美國麻省理工學院(MIT)與猶他大學、Meta的共同研究團隊開發了一項可以迅速溶解於酒精等溶液之軟性電子設備用基板材料。由於電路中含有的高價金屬、晶片等零組件不會被溶解,可予以回收並再利用於新元件中,將可望有助於緩解日益嚴重的電子廢棄物問題。此外,新材料為可利用紫外線在數秒內硬化的光硬化聚合物,將能簡化多層型元件的製程並降低相關成本。

隨著一次性穿戴裝置、物聯網設備元件的擴大生產,電子廢棄物亦急速增加,進而帶來環境及人類健康的隱憂。軟性電子設備的基板材料係由產品名稱為Kapton的聚醯亞胺聚合物製成,基本上存在於所有電子設備中,包括智慧型手機、筆記型電腦內部連接各種組件的軟性電纜。Kapton因其具有優異的耐熱性、絕緣性能,且原料易得而被廣泛應用。然而,由於因其基本上不可能熔化或溶解,故有回收再利用的問題。此外,製造Kapton的一般製程包括了將材料加熱至200~300°C的工程,使其成為一項非常耗時的過程。

對此,MIT研究團隊在考量聚醯亞胺的優異性能與高製造性的同時投入於聚醯亞胺的改善,嘗試設計出提高分解性以利於回收再利用,且可更容易融入多層電子設備等先進結構的基板材料。研究團隊合成了具有高分解性酯鍵的聚醯亞胺,並製作出導入了含有光聚合性醯亞胺之二烯丙基單體的基板材料。結果發現,除了利用酒精與觸媒的溶液可以快速溶解之外,亦可從溶液中完好無損地回收電路中含有的高價金屬或晶片等電子元件。研究團隊也證實可以使用現有的製造設備進行製造,並可在室溫下使用紫外線在數秒鐘內硬化。

此外,既有的聚醯亞胺薄膜較難以結合於多層電子元件等先進結構中,而且每一層必須同時黏合,此過程經過許多步驟且耗費成本。而新開發的基板材料可以在低溫下極其迅速地達到光硬化,將可望擴大多層元件的發展可能性。此次開發的聚合物可以很容易地透過溶解分解成初始小分子並去除,而剩餘的高價金屬、晶片等電子元件將可予以收集並再利用。今後若能進一步建立回收這些部件的流程,將可望創造顯著的環境與經濟效益。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/240911_mit.html
分享