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變廢為寶!電子垃圾合成新材料 鋼的表面硬度可提升125%
水工業網2020-08-11 14:30:12 雷鋒網
水工業網】
  一項新的研究發現,電子垃圾可以被回收成,并制作成堅硬且具有保護作用的新材料。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)轉化為更多物品。但是,由于制成材料的復雜性和多樣性,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,電子垃圾的數量越來越多——聯合國最近的一項研究發現,2016年,人類在全球范圍內產生了4470萬噸的電子垃圾;到2021年,這一數字將增長到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。
 
  材料科學家Veena Sahajwalla說:
 
  我們已經形成了一種一次性的心態,也就是說,當我們使用某種東西直到它損壞,我們想的不是維修而是直接拋棄。就不在需要它,或不再需要或不再想要它,然后我們將其擺脫”,他進一步解釋說,“如果我們擁有無限的資源和無限的處置空間,這樣的處理方式當然沒有問題,但重點是,事實并非如此。
 
  Veena Sahajwalla與他人聯合創辦了澳大利亞悉尼新南威爾士大學可持續材料研究與技術中心。
 
  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系,從而形成新的環保材料。例如,電子垃圾中的玻璃可用于有價值的硅質陶瓷,而塑料零件,則是很好的碳源。
 
  Veena Sahajwalla強調,這些廢料中有很多有價值的元素可以轉化為全新產品,這非常令人興奮,舉一個例子,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%。
 
  在這項新研究中,研究人員深入調查探究了銅和二氧化硅化合物的性質,這些化合物通常存在于破舊的印刷電路板和計算機顯示器中。研究人員猜測,從電子垃圾中提取這些物質后,可以將它們結合在一起,形成一種耐用的新型混合材料,這可能可以保護金屬表面免受腐蝕和磨損。
 
  在具體的實驗時,研究人員首先將舊計算機顯示器屏幕和外殼上的塑料粉末加熱到1500攝氏度,產生直徑10至50納米(十億分之一米)的碳化硅線。接下來,他們將這種物質與從電路板上回收的銅結合在一起,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,研究人員還強調,該寬度的范圍可以從微米級調整到納米級。
 
  換句話說,不同元素的結構結合創造了優于各自母材的新性能。例如,金屬材質的韌性好,但硬度差;相反,陶瓷的硬度高,但非常“脆”。在了解了原材料的特性之后,通過設定不同的溫度,巧妙地將這兩種材料結合在一起,不僅可以回收利用有價值的材料,還可以創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。
 
  研究人員發現,在這種微米級厚的新型物質加持下,鋼的表面硬度被提高了125%。另外,顯微鏡圖像顯示,當這種材料被敲擊時,雜化層與鋼保持牢固的結合,并不會輕易破裂或剝落。
 
  Veena Sahajwalla表示:
 
  很長一段時間以來,人類一直依靠采礦來獲取所需的金屬原材料,但同時,大量帶有稀有金屬的電子垃圾都被遺棄在廢物填埋場。因此,垃圾場可能會成為我們未來“開采”資源的好地方。
 
  文章來源:雷鋒網
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