【2025年06月28日訊】（記者吳瑞昌綜合報導）現代社會不斷產生新的電子設備，但大量舊的電子設備並未被有效回收，且在銷毀過程中容易產生影響人體和環境的有毒物質。美國一所大學研發出一款可回收和修復的新型電路板，有望減少廢棄電路板和有毒物質的生成。
當代人們使用手機、電腦和家用電器等電子產品上，不斷追求疊代更新，這導致大量舊設備淪為「電子垃圾」（E-waste），而電子垃圾的回收需要經歷大量繁瑣的工作，其中電路板和一些塑膠回收困難，且回報率和利潤低，讓整個回收工作雪上加霜，並造成電子垃圾持續增加。
據聯合國發布的2024年報告顯示，全球電子垃圾數量在過去12年裡，從340億公斤快速增加到620億公斤，該重量相當於155萬輛運輸卡車，預計到2030年將達到820億公斤，且其中僅20%（約138億公斤）能被有效回收利用，這種情況可能將持續下去。
美國維吉尼亞理工大學（Virginia Tech）研發出一種新型電路材料，具備可回收、導電、可重構，以及損壞後可自我修復等特點，同時保留了傳統電路板塑膠的強度和耐用性。該項研究在6月1日發表在《先進材料》雜誌上。
研究團隊以一種動態玻璃化聚合物Vitrimer為原料，與低熔點的液態金屬（LM）液滴，合成一種新型的電路板（LM-Vitrimer）。整個過程，無需額外的催化劑或高固化溫度，因此成型和重塑過程十分簡單。
研究人員表示，Vitrimer聚合物是一種熱固材料，能夠提供電路板像塑膠一樣的剛性、熱固性、機械特性且具有重塑回收性質，而EGaIn液態合金（75wt.%鎵，25wt.%銦）賦予電路板良好的導電性，功能類似傳統電路板上的銅線電路，可以規劃電路和通電方向。
研究人員測試LM-Vitrimer複合材料的機械強度和導電性。結果顯示，1.5毫米（mm）厚的LM-Vitrimer電路板，可以承受9公斤重量的拉力，即使電路板彎曲成螺旋的情況下，依然能正常通電使用，支持穩定的電流和電壓傳輸。
研究人員將Vitrimer合成「純酯基環氧Vitrimer」，以測試它的可塑性、機械性和穩定性。結果顯示，該材料十分穩定，最多可以承受80 MPa的拉伸強度，且能夠在170°C至200°C溫度間重塑，依舊保持良好的機械性能。
另外，他們測試LM-Vitrimer電路板的自我修復能力。結果顯示，該電路板在受損的情況下也依然堅固耐用，只需短暫加熱就可修復形狀和電氣功能。
研究人還發現LM-Vitrimer新型電路板在使用壽命結束後，可以透過5 M氫氧化鈉（NaOH）水溶液降解，回收部分Vitrimer、EGaIn液態合金、LED燈珠等關鍵零件。此外，這些零件可以再度重建成新的電路板，只會留下些許無法再聚合的副產物。
研究團隊表示，雖然我們無法控制全球消費者丟棄的電子產品數量，但這項新發明可以防止更多的電子產品進入垃圾掩埋場。未來研究目標是實現LM-Vitrimer材料和其它組件的完全循環利用。
維吉尼亞理工大學機械工程系副教授邁克爾‧巴特利特（Michael Bartlett）向該大學新聞室表示，「我們的材料不同於傳統的電子複合材料。這些LM-Vitrimer電路板即便在機械變形或損壞的情況下，它們依然能夠正常工作，這展現它具有極強的彈性和功能性。」
維吉尼亞理工大學大分子創新研究所助理教授喬許‧沃奇（Joshua C. Worch）則表示，「傳統電路板因永久性熱固性材料製成，導致它變得極難回收再利用。不過，我們的LM-Vitrimer複合材料，可以透過加熱修復或重塑，且電氣性能不會受到影響，這些優點是傳統電路板難以企及的地方。」
這項研究得到了維吉尼亞理工大學關鍵技術與應用科學研究所和巴特利特國家科學基金會早期教師職業發展（CAREER）獎的支持。
