電子機器のナノワイヤのリサイクルを実証 (Researchers Demonstrate Technique for Recycling Nanowires in Electronics)

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2021-07-26 アメリカ合衆国・ノースカロライナ州立大学(NC State)

・ NC State が、ナノワイヤを使用する電子デバイスの全ライフサイクルを考慮した、ナノワイヤの低コストリサイクル技術を開発。
・ 電子廃棄物量の低減や希少・高価な材料の有効活用に役立つことから、電子廃棄物のリサイクルには多大な関心が寄せられている。
・ 電子デバイスの全ライフサイクルを考慮した新リサイクル技術では、ナノワイヤに影響のない溶液で溶解するポリマーを使用したデバイスを最初に設計する。銀ナノワイヤを含んだポリマーマトリクスの溶解後に残るナノワイヤネットワークを別の溶液に配置して超音波を照射し、ネットワークからナノワイヤを分離させる。
・ 新リサイクル技術の鍵は、ナノワイヤネットワークを分解するための低い表面張力の溶液の特定。ナノワイヤ間のつながりを解いてネットワークの分解を促進する。また、ネットワークを破壊せずに分解する超音波照射時間のバランスも重要。
・ 今回の実証では、ポリマーに埋め込んだ銀ナノワイヤネットワークで構成されるウェアラブルヘルスセンサーパッチを作製。同サンセーパッチでは着用者の体温と脱水状態の十分な測定機能を確認した。
・ リサイクルしたナノワイヤネットワークでは、ライフサイクル毎に特性の若干の劣化が確認されたが、センサー性能を損なわずに 4 回までのリサイクルが可能であることがわかった。
・ 4 回のライフサイクル後には、新しく銀ナノワイヤを追加することでナノワイヤネットワークの性能を改善できる。再利用が不可能となった場合でも、従来のリサイクルのフィードストックとして利用できるため、廃棄物を大幅に低減できる。
・ 今回実証した新リサイクル技術は、貴金属や希少金属を含むナノ材料、またナノ粒子、カーボンナノチューブや多種類のナノワイヤや 2 次元材料等、ネットワークの形態で使用されているナノ材料に適用できる。
・ 本研究は、米国立科学財団(NSF)が支援した。
URL: https://news.ncsu.edu/2021/07/recycling-nanowires-in-electronics/

<NEDO海外技術情報より>

(関連情報)

Advanced Electronic Materials 掲載論文(アブストラクトのみ:全文は有料)
Recycling of Nanowire Percolation Network for Sustainable Soft Electronics
URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aelm.202100588

Abstract

There is an increasing demand for eco-friendly and sustainable electronics, where recycling of functional materials is the key. Soft electronics have received much attention recently, however, their recycling has been challenging. Here a strategy is reported to recycle silver nanowire (AgNW) percolation network to achieve sustainable soft electronics. The effect of working solvent and ultrasonication time on the morphology and electrical properties of the recycled AgNW network is investigated. Using the selected working solvent with low surface tension (isopropanol) and optimal ultrasonication time (20 s), the AgNW network film can be recycled multiple times (four times in this work) without significant morphology changes and performance degradation. A transient epidermal sensor patch using AgNW as electrodes and a water-soluble polymer substrate is fabricated and fully recycled. On-body test of the epidermal sensor patch fabricated by recycled AgNWs demonstrates a working example for the recycling concept of AgNWs. The recycling concept can be extended to other nanomaterials in the form of percolation network.

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