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    可回收印刷電子產品的生物可降解電子墨水
    （Nanowerk聚光燈電子產品是現代社會不可或缺的一部分，但電子垃圾在走向循環經濟的道路上構成了一個複雜而日益增長的挑戰。循環經濟是一種更可持續的經濟體係，注重回收材料和減少浪費。超過5300萬噸的電子垃圾是每年產生的—這相當於每秒鍾扔掉1000台筆記本電腦。隻有20%的電子垃圾被回收。剩下的80%中的大部分最終會進入垃圾填埋場，很可能會成為一個環境問題。
    直到最近，電子設備的可回收性還沒有在它們的設計中發揮作用，現有的回收程序會導致二次汙染和珍貴組件的回收不足。目前，電子垃圾回收需要大量手工勞動，使用機械破碎機和(昂貴的)化學浴提取重金屬，這可能會造成嚴重的健康和環境問題。
    解決方案之一可能是“物理瞬態電子”。電子工業的目標一直是製造耐用的設備，具有穩定的性能，持續很長時間。然而，自毀、瞬態電子設備的設計目標恰恰相反:在預定的工作時間內無害地溶解在周圍環境中。這些瞬態電子設備像普通電子設備一樣工作，直到預先確定的暴露在光、熱或液體中觸發它們的破壞。這種刺激響應被設計到電子設備的保護層中。
    比電子垃圾更嚴重的環境災難是塑料垃圾。將聚合物與某些酶結合已被證明是開發自降解塑料的成功策略(例如:“納米分散酶對聚酯的近完全解聚”而且協同酶混合物實現生物可降解聚合物/添加劑共混物的接近完全解聚）
    這些關於含酶塑料的研究也可以作為可持續印刷電子產品和由此產生的減少電子垃圾的理想切入點。最近的一份報告就是一個很好的例子先進材料（印刷電子產品用循環壽命導電油墨在那裏，研究人員展示了新型的可生物降解的、可回收的、導電的、靈活的和可打印的材料，這些材料可以應用於許多電子設備，為發展生態友好和可回收的電子產品奠定了基礎。
    “我們將一種雞尾酒酶(非純化的bc -脂肪酶)與隨機雜多聚合物(RHP)結合到銀/聚己內酯(Ag/PCL)複合材料中，從而創造出可降解的電子墨水。徐婷教授課題組他是這篇論文的第一作者，他向Nanowerk解釋道。“嵌入的酶在浸泡在溫水中時催化PCL鏈的水解降解。這種rhp輔助的酶解聚合可以很容易地分離電子元件，並回收功能粒子，即使在環境條件下存儲和使用了幾個月。”
    “此外，溫度和熱處理可以用來調節直接墨寫後的聚合物降解速率，”他補充說。“由於溫水是引發降解和回收的主要來源，在回收由多種成分組成的電子垃圾時，與使用有毒和昂貴的有機溶劑相比，我們提出的方法更可持續，也可能更具成本效益。”
    文本
    RHP/ bc -脂肪酶印刷電路的回收機理np發光機製。a)通過3D打印或直接墨寫製作的柔性電子電路。電路可在溫水中分解，分離的填料可回收。b)導電油墨，包括功能性填料、PCL和RHP/ bc -脂肪酶np．PCL結合劑(以灰色鏈為代表)在溫水中通過酶誘導的鏈斷裂降解。右投手/ BC-Lipasenp包括bc -脂肪酶(綠色)，酶保護劑(RHPs)突出親水(藍色)和疏水(粉色)片段，以及雜質(灰色球體)。(轉載經Wiley-VCH Verlag授權)
    研究人員將導電的銀填料、可生物降解的聚合物粘合劑和酶結合在一起，研製出了機械抗拉強度約為6.3 MPa、機械柔韌性約為斷裂應變的80%、電導率約為2.1 × 10的複合墨水4S m−1．
    用這種墨水打印在可降解聚酯上的電子電路，隻要把它們浸泡在溫水中就可以降解。降解速率和延遲可以通過熱處理來編程。銀填料可以收集和重複使用，沒有明顯的功能損失。
    Kwon指出:“在沒有濕度控製的室溫下，在3v電壓下，經過7個月的儲存和1個月的連續運行，這些電路仍然保持完整的功能和可降解。”
    對實際應用至關重要的是，這種嵌入酶的複合墨水可以通過使用市場上可獲得的酶來製備，而不需要耗費大量資源的提純過程。而且這種技術具有成本效益，因為昂貴的金屬填料在電路壽命結束時在溫水浴中溶解後可以很容易地回收。
    RHPs的分子量(MW)影響嵌入酶的催化性能，研究小組假設，與酶有更多對有利相互作用的RHPs可以與酶和商業穩定劑之間的相互作用競爭。他們測試了具有相同單體組成但不同MWs(69、81和127 kDa)的RHPs，發現盡管用純化的bc -脂肪酶製備的薄膜具有最高的降解率，24小時內失重達91.5%(±1.6%)，但用未純化的酶混合物製備的127 kDa RHP表現出相當的降解性能。
    文本
    純化的bc -脂肪酶(PCL/RHP(69 kDa)/ bc -脂肪酶)對PCL的降解譜p)和非純化的bc -脂肪酶(bc -脂肪酶)np)，它嵌入了69或127 kDa RHP。(轉載經Wiley-VCH Verlag授權)
    Kwon指出:“我們使用溶解在有機溶劑(即甲苯)中的複合材料，通過直接墨水書寫法打印可降解電路。”“然而，由於其毒性和成本，使用有機溶劑也可能存在問題。因此，我們還演示了材料在60°C熱熔擠壓。熔融擠出的燈絲還表現出良好的導電性，並在浸入溫水時降解。”
    本研究中所使用的聚己內酯因其可降解性、生物相容性和機械強度等優點，在生物醫學領域得到了廣泛的應用。因此，研究小組認為他們的可降解導電墨水也可以應用於可植入設備和生物傳感器的生物可吸收瞬態電子。
    在這項工作的繼續中，該團隊現在正試圖了解蛋白質和聚合物在不同的外部條件(如溫度和濕度)下是如何相互作用的。這將幫助他們應用不同的材料和蛋白質，並優化生產過程。
    “我們的研究是多學科的，從材料合成到器件製造，這需要許多具有基礎知識和解決問題能力的專家，”Kwon總結道。“與良好的溝通合作，並應用新技術，包括機器學習或最先進的3D打印，似乎具有挑戰性，但繼續研究至關重要。”
    通過邁克爾是皇家化學學會出版的三本書的作者:
    納米社會:推動技術的邊界，
    納米技術:未來是微小的,
    納米工程:使技術隱形的技能和工具
    版權© Nanowerk

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