我們知道，制作晶體管和集成電路的原料一般是硅片，很難回收利用。不過，近日美國(guó)杜克大學(xué)工程師開發(fā)了世界上第一個(gè)完全可回收的印刷電子產(chǎn)品：由 3 種碳基墨水制成的晶體管。有望解決日益增長(zhǎng)的全球電子垃圾問題，相關(guān)研究發(fā)表在 26 日的《自然?電子學(xué)》雜志上。

杜克大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程系阿迪教授亞倫 - 富蘭克林說：“基于硅的計(jì)算機(jī)組件可能永遠(yuǎn)不會(huì)消失，我們不指望像我們這樣容易回收的電子產(chǎn)品能夠取代已經(jīng)被廣泛使用的技術(shù)和設(shè)備。但是我們希望，通過創(chuàng)造新的、完全可回收的、易于印刷的電子產(chǎn)品，并展示它們的功能，它們可能會(huì)在未來(lái)的應(yīng)用中得到廣泛的使用。”

在這項(xiàng)新的研究中，富蘭克林和他的實(shí)驗(yàn)室展示了一種完全可回收、功能齊全的晶體管，它由三種碳基油墨制成，可以很容易地打印在紙或其他柔性、環(huán)保的表面。碳納米管和石墨烯油墨分別用于半導(dǎo)體和導(dǎo)體。富蘭克林說，雖然這些材料對(duì)印刷電子世界來(lái)說并不新鮮，但隨著一種名為納米纖維素的木材衍生的絕緣電介質(zhì)墨水的開發(fā)，可回收性的道路被打開。

研究人員開發(fā)了一種懸浮納米纖維素晶體的方法，這些納米纖維素是從木質(zhì)纖維中提取出來(lái)的，再撒上一點(diǎn)食鹽，就能產(chǎn)生一種墨水，在他們的印刷晶體管中作為絕緣體表現(xiàn)得非常出色。在室溫下使用這三種墨水的氣溶膠打印機(jī)，該團(tuán)隊(duì)顯示，他們的全碳晶體管性能良好，足以用于各種應(yīng)用，甚至在最初打印的六個(gè)月后。

研究人員測(cè)試了一個(gè)由完全可回收的印刷電子產(chǎn)品制成的生物傳感器。回收過程幾乎 100% 地回收了所使用的材料，而且這些材料的性能損失很小。

富蘭克林說：“像這樣的可回收電子產(chǎn)品無(wú)論如何也不會(huì)去取代整個(gè) 5 萬(wàn)億美元的產(chǎn)業(yè)，而且我們肯定還沒有接近打印可回收的計(jì)算機(jī)處理器。但展示這些類型的新材料及其功能，希望是朝著新型電子產(chǎn)品生命周期的正確方向邁出的一步”。