近期，東華大學遊正偉教授等在 Advanced Functional Materials期刊上發表了“Degradable and Fully Recyclable Dynamic Thermoset Elastomer for 3D‐Printed Wearable Electronics” 的文章。

摘要：可穿戴電子裝置已成為日常生活的重要組成部分。但是，其快速發展導致了電子廢物的問題。因此，非常需要開發一種適合於可穿戴電子裝置的可回收材料。東華大學遊正偉教授團隊使用基於動態共價交聯彈性體和分層混合奈米填料設計了一種可迴圈利用的導電覆合材料（PFBC）。PFBC具有出色的廣泛效能，包括可加工性，彈性，導電性和穩定性，優於以前用於可回收電子產品的材料，並且具有出色的機械效能和在高溫，高溼，鹽水和乙醇環境中展現的環境耐受性。Diels–Alder網路的可逆分解可以方便地進行處理和回收。經過三個迴圈後，PFBC的韌性仍保持在10.1 MJ m-3，在所報告的可回收電子材料中很明顯。三種類型的基於PFBC的可穿戴電子裝置，包括摩擦電奈米發生器，電容式壓力感測器和柔性鍵盤，均以出色的效能成功地進行了3D列印。PFBC同時具有可回收性和可降解性，兩者的結合提供了減少電子廢物的新途徑。這是使用直接3D列印回收電子產品的第一項工作，並提出了可穿戴電子產品的有希望的新設計原理和材料。

在這項研究中，首先設計並製備了一種基於DA反應的新型電子動態共價交聯彈性體，稱為PBSF-FA-BMI（PFB）。

PFB材料具有以下特點：

良好的穩定性和彈性。靈活的聚合物鏈和共價交聯網路結構可提供強大的彈性和機械效能，以適應動態環境中應用過程中的反覆變形。此外，PFB表現出出色的溼度（> 60％），化學（鹽水/乙醇）和耐熱性（100°C）

簡單的可加工性和可回收性。如圖1C所示 基於呋喃和馬來醯亞胺基團的DA環加成反應的動力學性質，PFB具有熱塑性，可以透過3DP輕鬆加工成電子裝置。與常見的基於離子和自由基反應的可逆鍵相比，由於環加成反應具有很高的特異性，因此DA反應在環境中的可逆性非常好，後者的中間體很容易被水分，氧氣等淬滅。。因此，這些基於電子產品的PFB可以在多個週期內使用直接3DP輕鬆回收為新的電子產品。

可回收性和可降解性的結合。裝置的回收週期數量有限，降級仍然是電子垃圾的最終解決方案。可回收電子產品的可降解性已被大大忽略。我們選擇酯鏈作為聚合物的主鏈，因為它在高達300°C的溫度下具有很高的熱穩定性。因此，DA反應的重塑過程不會影響材料的穩定性。透過引入PFB的可酶降解鍵，這些電子器件在使用後會降解。電子產品的可回收性和可降解性相結合，可以大大減少電子廢物和由此產生的環境影響。總體而言，PFB具有出色的彈性，穩定性，可加工性，可回收性和可降解性。

透過將奈米級填料引入彈性體PFB中，團隊製備了導電可迴圈利用複合材料（PFBC）。

PFBC材料具有以下特點：

1）PFBC具有出色的彈性，導電性，自修復，可加工性和可回收性，優於以前用於可回收電子產品的材料，並且具有出色的機械效能和在高溫，高溼，鹽水和乙醇環境中展現的環境耐受性。

Diels–Alder網路的可逆分解可以方便地進行處理和回收。經過三個迴圈後，PFBC的韌性仍保持在10.1 MJ m-3，在所報告的可回收電子材料中很明顯。

三種類型的基於PFBC的可穿戴電子裝置，包括摩擦電奈米發生器，電容式壓力感測器和柔性鍵盤，均以出色的效能成功地進行了3D列印。

總體而言，這項工作為定製可穿戴電子裝置提供了一種強大的新材料新方法，可實現可穿戴電子裝置在大多數方面的同步最佳化，包括出色的彈性，導電性，穩定性，可加工性，可回收性和可降解性。

參考文獻

Guo, Y., et al., Degradable and Fully Recyclable Dynamic Thermoset Elastomer for 3D‐Printed Wearable Electronics. Adv. Funct. Mater. 2020, 2009799.

https://doi.org/10.1002/adfm.202009799