在材料和技术创新的辅助下，集成设计可有助于从传统电子产品过渡到可持续电子产品。
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在现代生活中，电子器件越来越普遍，导致数量不断增长的电子垃圾（e-waste），同时相应处理也面临前所未有的挑战。全球每年产生的电子垃圾超过5000万吨，预计到2030年，将达到7400万吨1。电子垃圾含有有毒金属或化学品，不能生物降解，会在环境中长期积累，造成不利后果。为了应对电子垃圾的这一挑战，需要考虑如何在产品生命周期结束时，减少或回收电子垃圾。但是，更重要的是，在设计阶段，就应该考虑这些因素，例如评估环境影响的策略，选择可生物降解或地球丰富的材料，以替代稀有金属或不利化学品，或者利用先进的制造技术，以制造更小的、形状可调的、适合再利用和再循环的部件。在电子产品的长价值链中，有很多机会，实现从传统电子产品到可持续电子产品的转变。![]()
在本期《自然材料》中，汇集了两篇评述文章和一篇访谈，重点关注当前可持续电子产品的挑战和机遇。这些文章讨论了早期设计策略、材料选择创新、合成或制造技术以及回收策略，以期将可持续发展考虑，有机融入电子产品生命周期的每一个部分。传统电子产品，通常利用难以回收的金属或金属氧化物，并且需要耗能的制造工艺。天然材料（如纤维素或纺织品）将是未来更好的选择。通过创新制造和先进技术（如增材制造或印刷技术），这些天然材料，可以制成消耗更少能源，并避免使用不利化学品的柔性设备。Shery Huang及其同事提出了可持续电子纺织品（e-textiles）的4R（即修复、回收、更换和减少）设计策略。为此，建议将低成本、生物相容性和环境友好的基于生物质和地球丰富的材料，作为制造电子纺织品的原材料。特别是，还强调了离域delocalized生产，利用增材制造或3D打印技术，制造更小、易于组装的组件和可定制的形状。由此产生的电子纺织品，可以分解成相应组件，便于维修、回收或更换，以扩大生产规模，从而促进可持续循环。考虑到未来的商业化，在设计者、制造商和用户之间为交叉兼容、自动化装配和共享数据库的标准化过程，作者也强调了所做的努力。有机电子学的可行设计策略，不仅要考虑材料的稀缺性和毒性，还要考虑复杂的合成过程，其中还包含多个纯化步骤及其相关的环境影响。此外，这种策略还应考虑设备性能和产品寿命结束时，可能的回收解决方案。然而，就相关技术的快速发展而言，回收可能具有挑战性。例如，从十年前制造的有机太阳能电池产品中回收富勒烯，对当前一代有机太阳能电池，没什么可利用价值，因为其不使用富勒烯了，但却对紫外光电探测器有吸引力。因此，有必要仔细考虑，将回收材料重新用于其他新技术。当然，挑战和机遇并存。更显而易见地是，材料、合成、制造和制造技术的科学进步是推动可持续电子发展的关键所在。在一次访谈中，柔性电子专家陈晓东分享了对可持续电子的看法。还强调了可持续战略，例如使用工程纳米材料，以提高柔性和兼容性，在可植入生物医学设备中使用生物材料的瞬态电子产品，以及在制造业中使用人工智能。此外，还指出了跨组织甚至跨国家合作的重要性（如新加坡-CEA循环经济研究联盟(SCARCE)。毫无疑问，可持续电子产品或更普遍的可持续材料的未来，只能通过合作努力来保证。对于年轻的研究人员来说，未来有很多机会走向光明的职业生涯。传统电子产品，正处于向更可持续形式转型的十字路口，这不仅是因为电子垃圾数量不断增加所带来的挑战，也是因为材料知识和先进制造技术的发展。随着更多的科学创新不断融入这一领域，更加可持续的电子未来已来。Forti, V., Balde, C. P., Kuehr, R. & Bel, G. The Global E-waste Monitor 2020: Quantities, Flows and The Circular Economy Potential https://go.nature.com/46OvpLI (UNU, UNITAR, SCYCLE Programme, ITU & ISWA, 2020).Electronics can be more sustainable. Nat. Mater. (2023).https://doi.org/10.1038/s41563-023-01731-whttps://www.nature.com/articles/s41563-023-01731-w声明：仅代表译者个人观点，小编水平有限，如有不当之处，请在下方留言指正！