回收利用新方法，電子廢棄物變身鋼材防護膜

一項新的研究發現，電子廢棄物可以被回收，製成堅固的鋼材防護膜。

回收通常會將大量由單一材料製成的物品（如鋁罐或玻璃瓶）轉化成更多相同的物品。然而，這種方法不適用於複雜的垃圾，如電子垃圾，因為它包含許多不同的材料，不容易分離。由於製成材料的複雜性和多樣性，因此，分離不同的材料並去除有害材料對於電子垃圾之類並不可行。

儘管回收起來很困難，但就目前的情形來看，回收電子垃圾還有很多原因。例如，聯合國發現，2016年全球產生的電子垃圾總量為4470萬公噸，預計到2021年將增至5220萬公噸。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。

「我們已經形成了一種用後即拋棄的心態，在這種心態下，我們會在東西使用至它磨損，不再需要它，或不再想要它的時候，我們就把它扔掉，」材料科學家、雪梨新南威爾斯大學可持續材料研究與技術中心的創始主任Veena Sahajwalla說，「如果我們有無限的資源和無限的處置空間，那就好了，但我們沒有。

」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的化學鍵，從而形成新的環保材料。例如，玻璃和塑料的混合物可以用於有價值的矽負載陶瓷。

「非常令人興奮的是，這些廢料中含有許多有價值的元素，可以被改造成全新的產品，」Sahajwalla說，「僅舉一個例子，某些類型的電子廢物，如印刷電路板，含銅量在10%至20%之間，而銅礦石的銅含量僅為3%。」

在這項新的研究中，研究人員調查了銅和二氧化矽化合物的性質，這些化合物通常存在於舊的印刷電路板和電腦顯示器中。他們懷疑，從電子垃圾中提取出這些物質後，它們可以結合起來，創造出一種耐用的新型混合材料，有可能用於保護金屬表面免受腐蝕和磨損。

首先，研究人員將舊電腦顯示器屏幕和外殼上的玻璃和塑料粉末加熱到1500攝氏度，生成直徑為10到50納米（十億分之一米）的碳化矽線。接下來，他們將這些陶瓷納米線與從磨碎的電路板中回收的銅結合起來，將混合物放在鋼表面，然後加熱到1000攝氏度。這會使銅熔化，在鋼表面形成1微米厚的薄膜（科學家們指出，這種寬度可以調整到幾納米到幾百微米的範圍內）。

「同元素的這種結構結合創造了優於母體材料的新特性。比如說，金屬結構韌性好，但硬度差。相比之下，陶瓷有很高的硬度，但它非常脆。」Sahajwalla說，「在了解原材料後，通過明智的溫度選擇，將這兩種結構成功地結合在一起，可以創造出一種具有陶瓷般硬度和金屬般韌性的全新混合材料。令人驚訝的是，所有這些都可以從廢物來源獲得，這可以防止這些資源進入垃圾填埋場。」

科學家們發現，微米厚的混合層使鋼的表面硬度提高了約125%。此外，顯微鏡圖像顯示，當用納米壓頭衝擊該混雜層時，它仍然與鋼牢固結合，沒有開裂或碎裂。Sahajwalla說：「很長一段時間以來，我們一直依靠採礦來提供我們所需的原材料，而且我們已經把很多垃圾扔進了垃圾填埋場。將來，我們可能會重返這些垃圾填埋場開採我們的資源。

」Sahajwalla和她的同事Rumana Hossain在7月13日的ACS Omega雜誌上詳細介紹了他們的發現。