科学家发明几乎100%可回收的电路板 在拆卸时会变成果冻状

科学家发明几乎100%可回收的电路板在拆卸时会变成果冻状从左到右依次是玻璃纤维基印刷电路板、采集的玻璃纤维片、从电路板上剥离的胶状玻璃纤维聚合物块以及采集的电子元件由于这种基底材料不容易分解，因此回收电子元件再利用需要耗费大量人力和时间。有时，为了回收电子元件，玻璃纤维会被烧掉，但这一过程并不环保，而且可能会损坏所回收的元件。这就是试验性新PCB的用武之地。它由华盛顿大学的科学家们创造，用一种被称为玻璃聚合物的聚合物取代了玻璃纤维中的树脂。只要印刷电路板还在使用，这种玻璃聚合物就能保持强度、刚度和非导电性，使基板的功能与传统玻璃纤维基板无异。华盛顿大学机械工程博士后学者AgniK.华盛顿大学机械工程博士后学者比斯瓦尔使用热压机压合玻璃纤维印刷电路板马克-斯通/华盛顿大学一旦这种"vPCB"（玻璃纤维印刷电路板）达到使用年限，就会被送往回收设施，并浸入沸点相对较低的有机溶剂中。当溶剂沸腾时，会使玻璃纤维膨胀并变成胶状。所有的玻璃纤维和电子元件（完全没有损坏）都可以很容易地取出来重新使用。此外，实验室实验还表明，98%的玻璃聚合物本身可以重复使用，91%的溶剂也可以重复使用。重要的是，vPCB可以在现有设施中生产，而且可以反复回收利用。事实上，科学家们估计，与传统的多氯联苯相比，使用回收的vPCB可使全球变暖潜能值降低48%，致癌物质排放量减少81%。研究论文的共同资深作者VikramIyer副教授说："在电子垃圾的质量和体积中，PCB占了相当大的一部分。它们的构造具有防火和防化学腐蚀的特性，这使它们非常坚固耐用。但这也使它们基本上无法回收利用。在这里，我们创造了一种新的材料配方，其电气性能可与传统的多氯联苯媲美，同时还创造了一种可反复回收利用的工艺。"该论文最近发表在《自然-可持续性》杂志上。此外，有趣的是，同一批科学家还曾在一种更易于修复和回收的碳纤维中使用过玻璃纤维。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429123.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429123.htm

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物科学家们设计出了一种利用纤维素生产可回收且稳定的聚合物的方法，为传统塑料提供了一种可持续的替代品。这一研究成果为生产环保材料提供了新的可能性。上图为本研究开发的新型可回收聚合物制成的透明薄膜。资料来源：FengLi他们开发出了一种方便、多用途的方法，利用从植物纤维素中提取的化学物质制造各种聚合物；最重要的是，这些聚合物可以完全回收利用。该方法发表在《ACSMacroLetters》杂志上。纤维素是植物生物质中最丰富的成分之一，是所有植物细胞周围坚韧细胞壁的关键部分。纤维素很容易从稻草和锯末等植物废料中获取，因此，将纤维素用作聚合物生产的原料不会减少用于粮食生产的农业用地。纤维素是一种长链多糖聚合物，即由多个糖基（特别是葡萄糖）通过化学键连接而成。为了制造新型聚合物，北海道研究小组使用了两种市售的小分子，即由纤维素制成的左旋葡糖烯酮（LGO）和二氢左旋葡糖烯酮（Cyrene）。他们开发了新颖的化学工艺，将LGO和Cyrene转化为各种非天然多糖聚合物。通过改变聚合物的精确化学结构，可以生成不同的材料，用于各种可能的应用。"我们面临的最大挑战是控制将较小单体分子连接在一起的聚合反应，以及获得对普通应用足够稳定的多糖材料，同时还能在特定化学条件下被分解和回收。"左起研究小组的佐藤俊文、水上雄太、李锋和矶野拓也。图片来源：李锋李补充说，研究过程中最大的惊喜是他们制作的聚合物薄膜具有很高的透明度，这对于这些聚合物似乎最适合的专业应用来说可能至关重要。另一位通讯作者ToshifumiSatoh教授补充说：由于这些材料相当坚硬，可能难以用作塑料袋等柔性塑料材料，因此我认为它们更适合用作光学、电子和生物医学应用领域的高性能材料。世界各地的其他研究小组也在探索用植物制造塑料替代聚合物的潜力，其中一些"生物塑料"已经可以在市场上买到，但佐藤的研究小组为这一快速发展的领域增添了一个重要的新机会。研究小组现在计划探索更多的可能性，但可行的结构变化非常多，因此他们希望与计算化学、人工智能和自动合成方面的专家联手探索这些选择。"我们希望这项工作能开发出多种有用的非天然多糖聚合物，使其成为从生物质到高效回收的可持续合成闭环的一部分。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424673.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424673.htm

科学家发现生产纤维素的细菌可以在类似火星的环境中生存

科学家发现生产纤维素的细菌可以在类似火星的环境中生存包括哥廷根大学科学家在内的一个国际研究小组研究了在类似火星的环境中红茶菌培养物生存的可能性。红茶菌是一种流行的饮料，它是通过使用红茶菌培养物（一种细菌和酵母的共生培养物）发酵糖化茶而制成。令人惊讶的是，尽管模拟的火星大气破坏了红茶菌培养物的微生物生态，但一种产生纤维素的细菌物种仍然存在。该研究结果发表在《微生物学前沿》（FrontiersinMicrobiology）杂志上。2014年，在欧空局的帮助下，从事"生物和火星实验"（BIOMEX）项目的研究人员将红茶菌培养物发射到国际空间站（ISS）。该项目目的是为了更好地了解纤维素作为生物标志物的弹性，红茶菌的基因组结构，以及它的地外生存行为。这些样品在地球上被重新激活，并在国际空间站外的模拟火星条件下培养了一年半之后，又进行了两年半的培养。哥廷根大学兽医研究所所长BertramBrenig教授与来自巴西米纳斯吉拉斯州立大学的研究人员一起工作，负责对重新激活的培养物和单个红茶菌培养物的元基因组进行测序和生物信息分析。“根据我们的元基因组分析，我们发现模拟的火星环境极大地破坏了红茶菌培养物的微生物生态。然而，我们惊讶地发现，Komagataeibacter属的纤维素生产细菌幸存下来。”这些结果表明，细菌产生的纤维素可能是它们在地外条件下生存的原因。这也提供了第一个证据，表明细菌纤维素可能是地外生命的生物标记，而纤维素基的膜或薄膜可能是保护生命和在地外定居点生产消费品的良好生物材料。这些实验的另一个有趣的方面可能是开发新的药物输送系统，例如，开发适合在太空使用的药物。另一个重点是调查抗生素抗性的变化：研究小组能够表明，抗生素和金属抗性基因的总数--意味着尽管环境中存在抗生素或金属，这些微生物仍可能存活--在暴露的培养物中得到了丰富。科学家们说：“这一结果表明，未来应特别关注太空医学中与抗生素抗性有关的困难。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302647.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302647.htm

科学家研发自愈合混凝土 用休眠细菌修补裂缝

科学家研发自愈合混凝土用休眠细菌修补裂缝生物纤维自愈合混凝土工作时的彩色扫描电子显微镜图像但现实世界很少按照理想状态运行，因此混凝土会不断受到风化，从而产生裂缝。这才是真正的问题所在，因为温度波动会迫使裂缝扩大，而湿气则会引发各种侵蚀混凝土的过程。因此，混凝土结构需要经常维护，这不仅成本高昂且不方便，还会增加制造这种材料对环境的影响（本来就很大）。如果能找到减缓劣化的方法，就能省去很多麻烦。这就是德雷克塞尔生物纤维的用武之地。这些聚合物纤维不仅能起到物理加固作用，还具有重要的双重作用，即自我修复机制。纤维表面涂有一层水凝胶，水凝胶中含有内生孢子，内生孢子是细菌的休眠形式，可以抵御极端环境，当环境变得更舒适时，内生孢子又会重新苏醒。然后在水凝胶层上涂上一层薄薄的聚合物外壳。生物纤维混凝土可以像其他混凝土一样使用，但它的秘密超能力只有在以后开裂时才会显现出来。当水到达生物纤维时，水凝胶就会膨胀并破壳而出，推向地表。在这个过程中，沉睡的细菌被唤醒，它们开始从周围的混凝土中吸取碳和钙。这就产生了碳酸钙，一种填充和修补裂缝的胶结材料。该团队的首席研究员阿米尔-法纳姆（AmirFarnam）说："这是一项令人兴奋的进展，因为我们一直在努力利用大自然的灵感来改进建筑材料。我们每天都在看到，老化的混凝土结构正在遭受破坏，从而降低了其功能寿命，并需要进行昂贵的关键性维修。试想一下，它们能自我修复吗？在我们的皮肤中，我们的组织通过注入自我修复液--血液--的多层纤维结构自然实现自我修复。这些生物纤维模仿了这一概念，并利用造石细菌创造出能对损伤做出反应的活体自愈混凝土。"研究小组表示，虽然愈合时间可能会有所不同，但生物纤维似乎能够在短短一两天内修补裂缝。以前的研究已经制造出了注入细菌的自愈合混凝土，但主要挑战之一是如何在混凝土完好无损的情况下保持微生物长期存活。使用包裹在聚合物保护壳下的水凝胶中的休眠内生孢子可能就是答案。虽然还有很多工作要做，但研究人员表示，生物纤维混凝土最终可以帮助降低建筑物的维护要求，并减少混凝土生产过程中的二氧化碳排放量。这项研究发表在《建筑与建材》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398397.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398397.htm

科学家展示可按需生物降解和可回收的印刷电路

科学家展示可按需生物降解和可回收的印刷电路据NewAtlas报道，旧的电子产品很难回收，这意味着它们堵塞了垃圾填埋场，同时也锁住了有价值的金属。现在，科学家们已经展示了可按需降解的印刷电路，使其材料恢复到可再利用的形式。当我们中的许多人每隔一两年就追寻新手机的兴奋时，电子产品的浪费问题只会越来越多。许多这些设备在建造时并没有考虑到可回收性，而且很难从中提取金和银等贵金属进行再利用。相反，这些电子垃圾的大部分最终被填埋，在那里它们会向环境中浸出有毒的化学物质。一个不断增长的研究领域是所谓的瞬态电子产品--那些在一定时间后或遇到特定触发因素（如热或水）时自然溶解的电子产品。这些不仅可以帮助减少电子垃圾，而且可以使人体或环境中的传感器在完成工作后进行生物降解。在这项新的研究中，伯克利实验室和加州大学伯克利分校的研究人员已经开发并演示了印刷电路，它可以根据需要分解成可重复使用的材料，包括贵金属。新的设计建立在该团队以前的工作基础上，他们创造了嵌入酶的可生物降解塑料，这些酶将在热水或土壤中分解材料的聚合物链，在几天内降解塑料。一种名为RHP的分子将酶分散到塑料内的团块中，这使它们不会过早地破坏材料。这一次，研究人员调整了配方，使用廉价的酶的“鸡尾酒”，以简化生产和降低成本。他们用可生物降解的塑料作为基材，并在其上印制了由导电油墨制成的电子电路。这是由银片或碳黑颗粒组成的，以提供导电性，聚酯粘合剂将其全部固定在一起，而酶“鸡尾酒”通过降解粘合剂最终将整个东西解开。该小组测试了电路的整个拟议生命周期。首先，他们在正常条件下将它们存放在抽屉里七个月，暴露在温度和湿度的日常波动中。然后，他们在一个月内连续对它们进行了电流测试。研究小组说，储存的电路与全新的电路一样好用，表明它们没有开始过早地退化。最后，研究人员测试了它们的生物可降解性。他们让它们在温水中放置几天，发现在72小时内，银粒子与聚合物分离，聚合物已经分解成单体。该团队说，94%的银可以被回收，单体也可以被回收。该团队还在一系列其他材料上测试了可生物降解的导电墨水，如柔性塑料和布，并发现它在所有情况下仍可作为电路使用。这可能使它对可穿戴设备很有用。该团队说，下一步是创建一个可生物降解的整个微芯片。这项研究发表在《先进材料》杂志上。该团队在下面的视频中描述了这项工作。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310431.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310431.htm

科学家将蛛丝、蚕丝结合 创造新的神经修复材料

科学家将蛛丝、蚕丝结合创造新的神经修复材料修复受伤的周围神经的标准治疗方法是自体移植，即外科医生切除受损的部分，用身体其他地方的神经来代替它。移植的神经取自感觉神经，通常是硬脑膜神经，它为感觉不重要的皮肤区域提供感觉。但是，神经移植的成功率可能很低。神经导板，即缝合在被切断的神经两端以弥补缺口的管状结构已经存在了大约30年。然而，它们只能用于弥合小缺口。目前，FDA批准的神经导板仅限于1.2英寸（3厘米）以内的短距离神经缺陷。更长的距离需要一个内部框架，以提供必要的结构和细胞支持。牛津大学和维也纳医科大学的研究人员，通过结合两种不同的天然蚕丝，创造了一种新型的神经导引器，这种导引器取自蚕（Bombyxmori）和金球织蛛（Trichonephilaedulis），有可能使神经在更长的距离内再生。以前的研究已经证明了使用蚕丝作为生物材料的好处。蚕茧丝是由纤维蛋白和丝氨酸蛋白组成。两者都具有生物相容性、弹性和韧性。蚕丝纤维素已被证明可以通过增加细胞的增殖和生长来诱导伤口愈合。来自球状编织蜘蛛的拖曳丝具有显著的机械性能，包括高抗拉强度和弹性。研究人员首次将重组成管状的丝质纤维素和天然蜘蛛丝的特点结合起来，创造了一个嵌套导管。导管壁是由蚕丝纤维素制成的，里面充满了球状编织的蜘蛛拖网丝纤维，作为内部引导结构，有点像神经的"扶手"。该神经导引器在右坐骨神经被切断的大鼠身上进行了测试，带来了0.4英寸（10毫米）的明显差距。研究人员发现，受损的神经适应了丝质神经导板，并沿着丝线生长，成功地重新连接了断裂的神经末梢。该研究的第一作者LorenzSemmler说："在我们的研究中，事实证明，当这种丝线由蜘蛛丝和蚕丝制成时，周围的神经功能良好。"研究人员还对蚕丝管的分子结构有了更深的了解，发现它们的多孔性允许营养物质和废物的交换，这对愈合过程至关重要。此外，人们看到负责神经再生的细胞粘附在两种类型的丝上。Semmler说："作为我们研究的一部分，我们不仅成功地进行了神经修复，我们还能够详细地分析愈合过程的组成部分。"与合成物质相比，使用天然材料进行神经引导具有明显的优势。蜘蛛丝是可生物降解的，在动物模型中只产生非常小的免疫反应。它也是可扩展的。从一只织网蜘蛛身上收获的丝可以产生大约33英尺（10米），足以填充一个0.4英寸（10毫米）长的神经导引器。蚕丝的多孔性可以使生物活性分子融入其中，以促进更远距离的神经再生。该研究的共同作者FritzVollrath说："动物丝提供了特殊的机械和生物特性以及多功能的制造可能性，以协助组织的再工程。我们先进的丝中丝神经导引器将蚕丝被加工成三维结构的出色能力与蜘蛛丝的出色细胞粘附性结合起来。"研究人员希望他们的发现将为开发"现成的"神经导向器铺平道路，以治疗人类的周围神经损伤。该研究发表在《先进医疗材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352817.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1352817.htm