中國教育報(bào)-中國教育新聞網(wǎng)訊(記者 方夢宇)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出一種可閉環(huán)生物回收的纖維素基介電薄膜,能夠提高電子器件的循環(huán)利用率,從而減少電子廢棄物。7月28日,相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-可持續(xù)性》。
電子廢棄物正以驚人的速度增長,其對環(huán)境和人類健康的負(fù)面影響已引發(fā)廣泛關(guān)注。閉環(huán)回收,指的是在回收過程中不損害材料質(zhì)量的回收技術(shù)。這對于減輕嚴(yán)峻的全球環(huán)境負(fù)擔(dān)和建立循環(huán)材料經(jīng)濟(jì)至關(guān)重要。目前,在部分塑料的閉環(huán)回收方面已有一些成功嘗試,但這些方法存在高能耗或需使用苛刻化學(xué)品的問題。相比之下,生物技術(shù)憑借其固有的選擇性和溫和的工作條件等優(yōu)勢,為解決這些問題提供了潛在的替代方案。但設(shè)計(jì)可閉環(huán)生物回收的材料對生物制造、生物解構(gòu)以及兩者之間的兼容性提出了很高要求。
研究團(tuán)隊(duì)將發(fā)展的“氣溶膠輔助生物合成”新興生物制造策略與特異性的酶降解過程相結(jié)合,成功設(shè)計(jì)并制備出可閉環(huán)生物回收的纖維素基復(fù)合介電薄膜。具體來說,“氣溶膠輔助生物合成”法是一種通用且可擴(kuò)展的策略,可將葡萄糖單體和功能構(gòu)筑單元加工成纖維素基功能復(fù)合材料。同時(shí),纖維素酶水解是一項(xiàng)成熟技術(shù),能特異性地將纖維素解聚為葡萄糖,且不影響其他組分。兩種生物過程足夠溫和,無需高溫高壓或使用有毒化學(xué)品,即可完成“原料—產(chǎn)品—廢棄物”的閉環(huán)循環(huán)。
研究表明,因具有優(yōu)異的綜合性能結(jié)合閉環(huán)生物可回收性,這種纖維素基介電薄膜在可持續(xù)電子器件領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。比如,基于該薄膜加工的電子器件的信號(hào)傳輸損耗顯著低于商用的環(huán)氧樹脂基底。并且與商用介電薄膜相比,纖維素基介電薄膜成本與其相當(dāng),同時(shí)顯著降低了對人類健康和自然資源方面的影響。
研究人員介紹,這種結(jié)合氣溶膠輔助生物合成和酶降解的閉環(huán)生物回收策略,對開發(fā)下一代可持續(xù)電子材料和電子器件具有重要的指導(dǎo)意義。
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