可穿戴电子产品很快就会用淀粉基材料制成以防止电子垃圾

柔软的可穿戴传感器可以改善我们的生活，但这些柔软且可拉伸的电子设备几乎不可能回收利用。结果，这种电子垃圾通常最终进入垃圾填埋场或污染环境。格罗宁根大学的聚合物科学家现已开发出一种淀粉基聚合物，可以为传感器制造一种完全可生物降解的软材料。他们于12月13日在ACSAppliedMaterials&Interfaces上发表了一篇关于这种新材料的论文。

柔软、可拉伸的聚合物用于制造各种电子设备。例如，它们用于智能手表以与皮肤接触。鞋子或衣服中的传感器通常也基于这些材料，智能手机的屏幕也是如此。

“这些软材料通常由难以提纯的聚合物混合物制成。因此，它们被倾倒在垃圾填埋场，通常传感器的有毒金属成分仍然存在。这种电子垃圾正在成为一个严重的问题”，该论文的第一作者、格罗宁根大学高分子科学小组的博士后KatjaLoos教授说。

骨干

Lan、Loos和他们的同事已经开发出一种替代这些复杂聚合物的方法：一种可在几周到几个月内分解的可生物降解材料。“有一些简单的方法可以从电子垃圾中去除金属和聚合物，”兰说。“当然，你可以尝试回收软聚合物，但这通常太复杂，因此也太昂贵了。”研究人员的新聚合物分解，只留下水和二氧化碳。

“为了制造可生物降解的聚合物，我们从淀粉衍生的糊精碳水化合物的主链开始，”Lan解释说。“大多数聚合物主链都含有非常牢固的化学键。糊精主链可以被土壤中存在的天然酶降解。”

主链中的糊精中添加了长脂肪酸尾，研究人员能够使用每个葡萄糖单元添加的脂肪酸量来调节聚合物的疏水性。“降解聚合物的酶需要水，所以如果材料太疏水，它们就无法完成。另一方面，如果聚合物太亲水，材料将不会具有正确的特性，”Lan说。

该材料需要柔软且可拉伸，而且还具有介电性，这意味着传感器可以通过与织物摩擦产生的电流为自己充电。除了脂肪酸尾部，改性糊精聚合物还以刷状图案接枝了内酯单体。这些刷子赋予材料可拉伸性。由此产生的“高级可缩放超软弹性透明材料”(ASSETm)具有所有正确的属性。实验表明，它适用于密封电极以生产传感器。“我们将我们的传感器与最先进的商业传感器进行了比较，发现我们的传感器至少同样有效，”Lan说。

生产过程是可扩展的，因此这种可生物降解的ASSETm没有理由不取代智能电子产品中的传统软聚合物。Lan警告说：“然而，我们确实必须改变对淀粉的态度，淀粉通常被视为一种食品。”目前，大约60%的淀粉用于动物饲料，30%用于人类消费，10%用于医疗应用。“然而，淀粉消耗量正在减少，牛的数量也呈下降趋势。”

组长KatjaLoos也对这种新材料充满热情。“我们希望我们的论文能够就进一步遏制电子垃圾展开讨论。这种可降解聚合物确实可以帮助减少电子垃圾的数量，”她说。