電子垃圾合成新材料 鋼的表面硬度可提升125%
一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn),電子垃圾可以被回收成,并制作成堅(jiān)硬且具有保護(hù)作用的新材料。通常來說,“回收”的典型做法就是講大量由單一材料制成的物品(例如鋁罐或玻璃瓶)轉(zhuǎn)化為更多物品。但是,由于制成材料的復(fù)雜性和多樣性,因此,分離不同的材料并去除有害材料對于電子垃圾之類并不可行。 盡管回收起來很困難,但就目前的情形來看,電子垃圾不得不回收。首先,電子垃圾的數(shù)量越來越多——聯(lián)合國最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),2016 年,人類在全球范圍內(nèi)產(chǎn)生了 4470 萬噸的電子垃圾;到 2021 年,這一數(shù)字將增長到 5220 萬噸。而且,許多稀有材料都存在在電子垃圾中,這些都是寶貴的資源。 材料科學(xué)家 Veena Sahajwalla 說:
Veena Sahajwalla 與他人聯(lián)合創(chuàng)辦了澳大利亞悉尼新南威爾士大學(xué)可持續(xù)材料研究與技術(shù)中心。 先前的研究表明,通過加熱可以選擇性地打破和改造電子垃圾中不同材料之間的聯(lián)系,從而形成新的環(huán)保材料。例如,電子垃圾中的玻璃可用于有價(jià)值的硅質(zhì)陶瓷,而塑料零件,則是很好的碳源。 Veena Sahajwalla 強(qiáng)調(diào),這些廢料中有很多有價(jià)值的元素可以轉(zhuǎn)化為全新產(chǎn)品,這非常令人興奮,舉一個(gè)例子,在一些電子垃圾中,如印刷電路板,含有 10% 至 20% 的銅,而銅礦最多僅含有 3%。 在這項(xiàng)新研究中,研究人員深入調(diào)查探究了銅和二氧化硅化合物的性質(zhì),這些化合物通常存在于破舊的印刷電路板和計(jì)算機(jī)顯示器中。研究人員猜測,從電子垃圾中提取這些物質(zhì)后,可以將它們結(jié)合在一起,形成一種耐用的新型混合材料,這可能可以保護(hù)金屬表面免受腐蝕和磨損。 在具體的實(shí)驗(yàn)時(shí),研究人員首先將舊計(jì)算機(jī)顯示器屏幕和外殼上的塑料粉末加熱到 1500 攝氏度,產(chǎn)生直徑 10 至 50 納米(十億分之一米)的碳化硅線。接下來,他們將這種物質(zhì)與從電路板上回收的銅結(jié)合在一起,將混合物置于鋼表面,然后加熱至 1000 攝氏度。這一步驟使銅熔化,從而在鋼頂上形成了 1 微米厚的薄膜。而且,研究人員還強(qiáng)調(diào),該寬度的范圍可以從微米級調(diào)整到納米級。 換句話說,不同元素的結(jié)構(gòu)結(jié)合創(chuàng)造了優(yōu)于各自母材的新性能。例如,金屬材質(zhì)的韌性好,但硬度差;相反,陶瓷的硬度高,但非!按唷。在了解了原材料的特性之后,通過設(shè)定不同的溫度,巧妙地將這兩種材料結(jié)合在一起,不僅可以回收利用有價(jià)值的材料,還可以創(chuàng)建一種具有陶瓷般硬度和金屬般韌性的全新混合材料。而且,這些材料完全可以從電子垃圾中收集,防止這些寶貴的資源被埋入垃圾場。 研究人員發(fā)現(xiàn),在這種微米級厚的新型物質(zhì)加持下,鋼的表面硬度被提高了 125%。另外,顯微鏡圖像顯示,當(dāng)這種材料被敲擊時(shí),雜化層與鋼保持牢固的結(jié)合,并不會輕易破裂或剝落。 Veena Sahajwalla 表示: |