科技新知：可完全回收的打印式电子产品诞生

据联合国统计，每年全球有数百万磅电子产品被丢弃，其中的回收率不足25%，其余皆沦为电子垃圾。为减少对环境的污染，美国杜克大学近期研发出一种洁净打印法，可以在打印电子产品过程中，用纯水代替高污染且有毒的化学药剂。

杜克大学研究团队研发的纳米材料打印薄膜晶体管（TFT）新技术，不仅避免了使用危险化学溶剂（氟化学品、甲苯或氯仿等），也为科技业的环保打开一条思路。该研究成果今年4月6日发表在杜克大学帕特工程学院的网站上，同时也在今年2月发表在“美国化学学会出版社”网站上。

研究人员首先将半导体碳纳米管（CNT）作为墨水打印在软电路版（PCB）上，成为第一层（基底），在打印过程中会多次使用去离子水清洗尚未完全打印上去的CNT，之后再使用含绝缘纳米纤维素（CNC）的墨水打印出第二层（绝缘层）。

最后，他们利用亲水性的导电石墨烯作为打印的第三层的墨水，打印出所需要的薄膜晶体管（TFT）。电脑、手机等显示器背板都离不开薄膜晶体管。

在这项工艺打印过程中，仅用去离子水冲洗打印表面，并在70°C的温度环境下干燥打印的表面，等表面干燥后再次进行打印作业。

研究人员解释说，清洗的做法是防止碳纳米管结块，也防止表面活性剂与其它层粘附到第一层上。另外，传统的制作过程中，为了去除表面活性剂，通常需要高温（高能量）或使用刺激性化学物质，这可能对人体健康和环境构成威胁。

之所以选用半导体碳纳米管，是因为它拥有稳定的电气、化学和机械性能，且方便加工。而绝缘纳米纤维素是一种自然界中亲水且可完全生物降解的生物材料，更是一种打印的离子电介质（电极化的绝缘体），它使生产出来的TFT在导通电流方面表现优异。

由于这些打印墨水皆为水溶性材料，因此可以直接使用水（不需要其它化学溶剂）清洗打印中残留的材料，使其材料达到近100%的循环再利用，以减少电子垃圾产生和化学品对环境的污染。

实验中，研究人员还发现，既使在墨水中使用低浓度的表面活性剂，也能完整打印。另外，当这些打印材料不需要时，还能透过降解回归自然。这说明该墨水和工艺可以生产出功能齐全、完全可回收的水基晶体管。