随着智能时代的到来，大量的电子设备被使用和淘汰，而电子垃圾的处理日益成为世界各国的难题。据联合国数据，全球每年产生约5360万吨的电子垃圾，其中有83%的电子垃圾均未被回收，电子垃圾中不仅有各类难以降解的塑料，还有各种重金属和其他有毒物质。
北卡罗莱纳州立大学的研究团队正在通过设计完全由可持续材料制成的可穿戴设备来解决日益严重的电子垃圾问题，他们设计了一种可同时堆肥和回收的可穿戴电子贴片。这种贴片的柔软部分称为基板，由可再生生物材料制成，而电路则由可回收的银纳米线组成，这样产生的电子废物就既可以降解也可以被回收。
据介绍，同时可回收和可生物降解的设备很少见，大多数电子产品虽然被设计成在使用寿命结束后可降解，但是其功能组件(比如电路板)往往不可生物降解，也不可回收。该团队则使用甘油改性的琼脂糖(一种源自红海藻的生物聚合物)制造凝胶膜形式的基材，然后使用丝网印刷在琼脂糖/甘油凝胶膜上印刷导电银纳米线图案，从而制作出完全可回收/降解的电子贴片。
制作流程示意图
甘油是生物燃料合成的无害副产品，可作为增塑剂，增强琼脂糖的灵活性(大约1:5的琼脂糖/甘油比例就可产生高度可拉伸的薄膜)，同时保持其生物降解性，在使用寿命到达后琼脂糖/甘油凝胶膜会在堆肥后生物降解，而银纳米线则可以回收并重复使用。回收时将这种设备浸入由商业堆肥活化剂配制的微生物悬浮液中，大约在65天后就能完全降解。
据了解，甘油能将薄膜的拉伸性从24.8%提高到68.1%，这对于可穿戴设备的应用至关重要。研究团队测试了使用这种可持续电子贴片作为电生理传感器的效果，当戴在手腕或前臂上时，即使皮肤被拉伸、压缩和扭曲，银纳米线电极也能像商业凝胶电极一样检测心电图和肌电图信号。
安装在手臂上的贴片
据悉，虽然目前的原型还存在一些问题，比如当长时间与水接触时，甘油会从薄膜中浸出，但在未来经过进一步的开发和改进后，电子贴片可广泛用于人体健康监测、电子纺织品、运动表现监测、软体机器人、假肢和人机界面等领域。
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