Cокращение электронных отходов с помощью биоразлагаемых люминесцентных полимеров

От навигационного дисплея вашего автомобиля до экрана, на котором вы это читаете, люминесцентные полимеры — класс гибких материалов, содержащих светоизлучающие молекулы — используются в различных современных электронных устройствах. Люминесцентные полимеры выделяются своей светоизлучающей способностью в сочетании с их замечательной гибкостью и растяжимостью, демонстрируя огромный потенциал в различных областях применения.

Однако после того, как эти электронные устройства достигают конечного использования, они выбрасываются, скапливаются на свалках или закапываются под землю. Переработка этих электронных отходов сложна, требует дорогостоящих и энергонеэффективных процессов. Хотя существует экономический стимул для переработки ключевых полупроводниковых материалов — в данном случае люминесцентных полимеров — не существует метода для достижения этого из-за сложности проектирования этих материалов на молекулярном уровне.

Преодоление этой проблемы стало мотивацией новейшей публикации Nature Sustainability под руководством исследователей из Национальной лаборатории Аргонна Министерства энергетики США (DOE) совместно с сотрудниками из Чикагского университета, Университета Пердью и Йельского университета. Команда разработала стратегию по разработке люминесцентных полимеров с высокой светоизлучающей эффективностью с самого начала, которые являются как биоразлагаемыми, так и пригодными для вторичной переработки. Они делают это путем включения в люминесцентные полимеры химического вещества под названием трет-бутиловый эфир, который может разрушаться под воздействием тепла или слабой кислоты.

Короче говоря, это химическое вещество позволяет перерабатывать материал, сохраняя при этом его высокие светоизлучающие свойства.

Затем команда использовала устройство для проверки внешней квантовой эффективности материала, индикатора производительности источника света. Он показал впечатляющие 15,1% в электролюминесценции, что в десять раз больше, чем у существующих разлагаемых люминесцентных полимеров.

В конце срока службы этот новый полимер может быть разложен либо в слабокислых условиях (близких к pH желудочной кислоты), либо при относительно низкой термической обработке (> 410 F). Полученные материалы могут быть изолированы и переработаны в новые материалы для будущих применений.

Команда стремится сделать будущую электронику более устойчивой (легче поддаваться деградации или переработке), а не просто проектировать для текущих функций. Они также хотят расширить возможности использования этих продуктов в других областях.

Следующие шаги по масштабированию технологии включают ее перенос из лабораторных условий в электронные устройства, такие как мобильные телефоны и компьютерные экраны, с продолжением испытаний.

Команда отметила, что это только первый шаг в процессе, но с электронными отходами каждый шаг имеет значение. Они надеются, что больше внимания будет уделяться проектированию электроники с учетом устойчивости, особенно после того, как это доказательство концепции деполимеризации оказалось столь успешным.

Источник: https://www.businesswire.com/news/home/20240724518060/en/Argonne-led-Research-Working-Toward-Reducing-Electronic-Waste-With-Biodegradable-Luminescent-Polymers