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从汽车导航显示屏到您正在阅读本文的屏幕，发光聚合物(一种含有发光分子的柔性材料)用于当今的各种电子产品。发光聚合物以其发光能力以及出色的柔韧性和可拉伸性脱颖而出，在不同应用领域展现出巨大的潜力。然而，这些电子产品一旦达到最终用途，就会被丢弃、堆放在垃圾填埋场或埋入地下。回收这些电子垃圾非常复杂，需要昂贵且能源效率低下的工艺。虽然回收关键的半导体材料(在本例中为发光聚合物)具有经济动机，但由于在分子水平上设计这些材料具有挑战性，因此没有方法可以实现这一点。
克服这一挑战是最新一期《自然可持续性》出版物的动机，该出版物由美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的研究人员以及芝加哥大学、普渡大学和耶鲁大学的合作者领导。
该团队制定了一项策略，从一开始就设计出具有高发光效率且可生物降解和可回收的发光聚合物。他们在发光聚合物中加入了一种名为叔丁酯的化学物质，这种物质在暴露于热或弱酸时会分解。
简而言之，这种化学品能够回收材料，同时保持高发光功能。
随后，研究团队使用设备测试了该材料的外部量子效率(光源性能指标)。结果显示，该材料的电致发光效率高达15.1%，比现有的可降解发光聚合物提高了10倍。
在生命结束时，这种新型聚合物可在温和酸性条件(接近胃酸pH值)或相对低热处理(>410F)下降解。所得材料可分离并重新制成新材料以供未来应用。
“我们能够使这种材料可生物降解和回收，同时又不牺牲其功能性，”项目负责人、阿贡国家实验室纳米材料中心科学家JieXu说道。该中心是美国能源部科学办公室用户设施。“这项工作是解决未来电子产品设计对可持续性的迫切需求的重要基准。”
该团队的目标是让未来的电子产品更具可持续性(更易于降解或回收)，而不仅仅是为当前功能而设计。他们还希望将这些产品的可用性扩展到其他领域。
阿贡国家实验室材料科学家、论文合著者张跃鹏表示：“设计与可加工性仍然兼容，最终你必须在实际应用中使用它。”研究人员预测，这种新型聚合物可应用于现有技术，如显示器和医学成像，并实现新的应用。
扩大该技术规模的下一步包括将其从实验室转移到手机和电脑屏幕等电子设备上并进行持续测试。
研究团队指出，这只是该过程的第一步，但对于电子垃圾来说，每一步都很重要。徐希望人们能够更加重视电子产品的可回收性设计，尤其是考虑到这一解聚概念验证非常成功。
“这是一个每年产值460亿美元的产业，而且这个产业还在不断增长，”徐说。“到2032年，这个产业的产值预计将增长到2600亿美元。通过这种方法，我们可以消除这类原本会堆积在垃圾填埋场的电子垃圾。”
其他阿贡国家实验室的作者包括WeiLiu、AikateriniVriza、HyocheolJung、ShiyuHu、BenjaminT.Diroll、RichardD.Schaller和HenryChan。其他作者包括YukunWu和SihongWang(阿贡国家实验室、普渡大学)、ChengZhang、GlingnaWang(芝加哥大学)、DuChen、PeijunGuo(耶鲁大学)和JianguoMei(普渡大学)。
