一种由可反复回收的材料制成的印刷电路板(PCB)有助于缓解世界上日益严重的电子垃圾问题。4月26日发表在《自然可持续发展》杂志上的一篇论文描述了这种可回收的多氯联苯，它的性能与传统电路板一样好，但与传统多氯联苯不同的是，它们可以很容易地修复。此外，用于制造可回收多氯联苯的材料可以回收再利用。
根据联合国的数据，到2022年，全球产生了6200万吨电子垃圾，到2030年，我们将产生8200万吨电子垃圾，增幅超过30%。化学物质会从电子废物中滤出，污染供水;当电子垃圾被焚烧以回收金和铜等有价值的物质时，它会产生空气污染。
传统的pcb是承载计算机芯片及其互连的基板，是这个环境问题的核心。它们是由玻璃纤维和一种叫做热固性塑料的塑料混合而成的。这些聚合物看起来就像一堆煮熟的意大利面。当它们在加固板的过程中被加热时，聚合物相互交叉的所有点都变成了化学键。这些化学键是不可逆的，所以传统的多氯联苯是不可回收的。当它们破裂时，也不能轻易修复。
“有一种回收基板的方法是可取的。——鲍哲南，斯坦福大学
现在，研究人员已经用一种叫做vitrimer的不同聚合物制造出了可回收的多氯联苯。自2010年代以来，化学工程师一直在探索这些耐用、自愈的材料。与传统的热固性聚合物一样，玻璃聚合体在受热时会在相互交叉的地方进行化学连接，并可与玻璃纤维混合，制成耐用的复合材料。但玻璃体的交联是可逆的，通过正确的处理，玻璃体可以完全回收并重复使用而不会损坏。
比奇连·阮(Bichlien Nguyen)是华盛顿州雷德蒙德微软研究院的化学家。正在使用机器学习来帮助设计这些聚合物。她与华盛顿大学的计算机科学家Vikram Iyer和机械工程师anirudh Vashisth合作，制造适合可回收多氯联苯的聚合体。
当用合适的溶剂处理由这些玻璃体制成的多氯联苯时，聚合物就会断开，材料就会变成凝胶状。这样就可以分离PCB上的组件层，包括芯片和其他电子设备、铜和玻璃纤维。然后，纤维和玻璃体可以用来制造新的多氯联苯。在回收过程中，用于制造多氯联苯的98%的玻璃体可以被回收，所有的玻璃纤维和91%的溶剂也可以被回收。
Iyer说，基于玻璃体的pcb具有与传统pcb相当的电子和机械性能，并且与现有的制造工艺兼容。该团队将环境传感器放置在传统和可回收的pcb上，发现它们在监测温度、湿度和压力时具有相当的性能。Iyer说，可回收基板应该提供无缝的替代品，因为它们与当今pcb上使用的蚀刻和激光微加工工艺兼容。
目前没有回收多氯联苯的基础设施。“这是一项新的技术能力，”Iyer说，并补充说，通过使PCB可回收，它为历史上被视为垃圾的东西增加了价值，这可以鼓励电子产品供应链的循环。
在回收过程中，98%用于制造多氯联苯的玻璃体可以被回收。
Nguyen认为，PCB回收可以被苹果这样的大公司采用，苹果已经使用机器人系统来回收消费者退回的手机部件，微软也有回收数据中心电子产品中使用的一些材料的系统。她指出，大约有7%的黄金被困在垃圾填埋场的电子垃圾中。
其他研究人员之前已经开发出了可回收的多氯联苯，其中包括纸张等材料。然而，这些多氯联苯与现有的制造工艺不兼容。斯坦福大学(Stanford University)化学工程师鲍哲南(Zhenan Bao)致力于研发自我修复和可生物降解的电子产品，他说，玻璃聚合体的工作非常有趣。她在一封电子邮件中写道:“当然，多氯联苯目前已经在商业上使用，基板占废物的很大比例。”“有一种回收基板的方法是可取的。”
该团队还表明，基于玻璃体的pcb是可以修复的。当传统的多氯联苯破裂时，它们通常需要被扔掉。玻璃体是自我修复的材料。再次加热很容易修补任何漏洞。易修复的pcb还可以开辟电子设计的新思路，使开发模块化笔记本电脑和其他可升级的消费电子产品变得更容易，而不是丢弃和更换，Iyer说。
这个故事于5月6日更新，以纠正2022年产生的电子垃圾数量。
