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小木NMG

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[交流] 5种适合电子产品和先进技术产品的环保材料

当我们谈到“绿色”电子产品时，是指那些将产品的能源消耗降至最低，并尽量采用环保材料制作的电子产品。换句话说，就是在生产过程中开采材料和制造设备时使用的能源更少，或者使用这些材料生产的产品的终身消耗的能源更少。

材料的毒性越小，废弃处理时对环境的影响就越小。材料的回收再利用是解决这一难题的好方法。如今，电子垃圾的影响日益严重，主要是因为一些随意丢弃的电子产品中的铅、镉、铜、铍、钡和铬等元素对生态环境的污染。

城市采矿是指从大量的手机和电脑等废旧电器中，回收有价值的金属和矿产品。一台废弃的手机或者电脑里只含少量的金、银和钯，但是如果将所有大量的电子废品集中到一起，那么这个数字将非常惊人。在资源日益紧张的今天，从报废设备中提取金属并循环利用，已变得非常重要。与此同时，通过低能耗地循环利用电子废品，也可减少其对自然环境的破坏，这也对保护气候起着非常重要的作用。

虽然使用非环保材料作为原料的成本更低，但是由于消费者观念的转变，他们更愿意使用可回收再利用的材料制作的产品，因此这也改变了很多电子产品生产商对原料的选择。

那么，电子产品中的“绿色”材料是指哪些呢？

绿色材料有多种形式。它们可以是可降解的电路板、有机电子产品，也可以是可无限循环使用的金属。绿色材料包括有机的和无机的，这取决于材料的类型和它的使用方法。

在无机材料方面，铝是被公认的绿色金属，因为它不仅可回收，且能多次循环使用。硼硅酸盐玻璃和石墨烯则是电子产品中常用的环保非生物材料。

硼硅玻璃
硼硅酸盐玻璃具有较高的抗热冲击强度和较高的表面硬度，可以防止刮痕，可应用于防火、防弹玻璃方面。另外，其在透光性能、表面平整度和荧光性能方面明显优于普通玻璃，在抗酸抗碱抗水解方面也十分突出，特别是对于玻璃表面的微裂纹，硼硅酸盐玻璃不会由于潮湿空气中的水分子作用而引起裂纹扩张，被广泛应用于电泳、光学、光子学和光电学等领域。

铝
铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素，其蕴藏量在金属中居第2位。它以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化而被广泛使用。这些特性使其成为航空航天、建筑工业、高科技电子、高压电线等各种应用领域的理想选择。

就有机材料而言，蚕丝具有生物降解性、生物相容性和广泛的潜在用途，是一种很好的绿色材料。树脂、树胶、糖类、纤维素、明胶和肽都是生物可降解的材料，因此在传感器、信号转换器、瞬态电子、可移植式芯片和可溶解的电子产品等的应用中越来越受欢迎。

使用这类材料的好处是什么呢？
除了这类材料的循环再利用性可以减少生态破坏，保护地球环境外，这些绿色材料在功能上并不逊色于那些价格低廉的非环保材料。在功能表现基本一致的前提下，产品的制造商应该优先选择使用环保材料。毕竟消费者越来越意识到他们的购买习惯会对环境造成影响，因此，制造商在产品推广时将使用绿色材料作为卖点之一，往往会带来更高的销售业绩。

考虑到成本效益，节能意味着省钱，因此采用环保的方式生产可能成本更低。另外，说到“绿色电子产品”，其使用的材料不见得是环保材料，但它们在生产过程中所使用的生产方式是节能的，那么它就算是为环保事业做出了贡献。

下面，我们来看看5种环保电子产品的常用材料——铝、硼硅玻璃、铁合金、石墨烯、生物材料他们各自的优点。

铝
常用于电解电容器，聚合物。铝被称为“绿色金属”和“最佳生态金属“，这是因为铝的使用周期从理论上而言是无限的。它可以重复回收而不失去任何质量。每回收1吨铝可以减少9吨二氧化碳的排放，而且避免了继续花费大量人力、物力和时间去开采新的原金属，一个回收的铝罐可以在短短六周内被再加工并重新出现在货架上。

铝具有极高的可回收再利用性，它虽是轻金属但却有极佳的强度。实际上，铝的平均密度是2.6至2.8克/厘米3，然而纯铝的抗拉强度为90mpa。某些铝合金的强度则超过690mpa。强度对于高频使用的电子产品来说是很重要的，而铝的耐腐蚀性是它的另一优点。纯铝的导电性约为3800万s/m，而合金的导电性较低，当然，仍旧会比钢或者铁高。

硼硅玻璃
常用于电子管、光电子。这种材料是由四种成分相同但比例不同的普通玻璃构成的。因此，它在表现上优于普通玻璃，但对环境的影响与普通的钠钙玻璃基本一致。
硼硅酸盐玻璃强度更大，能够运用于更多的领域，特别是电子领域。它的强度、耐久性和对温度变化的耐受性可以降低使用的消耗，因此，更节能。对于环境来说，玻璃是比塑料更好的选择。无论何时，只要玻璃能取代塑料用于电子产品，而又不影响其性能，其产品就会具有更多的“绿色”价值。
5种适合电子产品和先进技术产品的环保材料-1

硼硅酸盐玻璃：性能、生产及应用
这种特殊类型的玻璃是通过熔化以下物质制成的：硅砂（59.5％），氧化硼（21.5％），氧化钾（14.4％），氧化锌（2.3％）和微量氧化钙和氧化铝。

硼硅酸盐玻璃：材料数据表
●       boro-8330™ (acc. to iso 3585.) by schott ag ╟ glass tubing
●       duratan® by schott ag ╟ glass tubing
●       schott 8270
●       schott 8347

铁合金
常用于电子管、晶体管。
与其说铁是一种“绿色”物质，不如说它是一种“黄色”物质，从这个意义上说，它对环境的影响褒贬不一。铁矿石是地壳中含量第四丰富的元素。如果丢弃纯铁，铁不会对环境造成任何明显的问题。铁合金并不是纯铁——有些铁，比如钢，是用碳制成的，但也不会产生任何毒性。可循环利用的特性是铁合金出现在绿色材料名单中的主要原因。这一特性尤其适用于电子产品，因为回收利用对生态环境的保护至关重要，而铁的回收利用可以减轻开采新金属所带来的生态环境的破坏。与其他重金属相比，铁是最环保的。

石墨烯
常用于显示器、印刷电路、晶体管。有什么材料比钻石更硬，比橡胶更有弹性，比钢更坚韧，比铝更轻？那就是现存最强的已知物质——石墨烯。石墨烯（graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。

石墨烯具有以下几个特性：
电子效应：石墨烯在室温下的载流子迁移率是硅材料的100倍
热性能：导热系数是金刚石的2倍
导电性：是铜的13倍
光学特性：在较宽波长范围内吸收率约为2.3%，看上去几乎是透明的
石墨烯可以应用于晶体管、曲面屏手机，改进触摸屏和计算机高级电路等无数电子产品中。
5种适合电子产品和先进技术产品的环保材料-2
由于石墨烯是由地球上最丰富的元素之一碳构成的，而这种元素恰好也是所有已知生命赖以生存的元素，所以毋庸置疑石墨烯是环保的。然而，真正的问题来自于它的生产方式，如果使用溶剂和化学品进行生产，由于上游生产过程中产生的毒性，它将失去“绿色”标签。但是，如果它是用物理方法制造的，不向周围环境排放任何相关的化学物质，那么它就可以名符其实地成为人们公认的神奇材料。

生物材料
随着电子设备的可穿戴性、可拉伸性以及与有机物质的结合，生物材料变得越来越有用。蚕丝在生物传感器和可植入的热电无线开关应用中特别有用。跟大家分享一个有趣的例子，来自佛罗里达州立大学的一个研究小组将蚕丝置于真空室中，并在其上涂上一层金，制造出了一种宽度只有人类头发4%粗细的混合纤维。

由于由金或其他金属制成的标准金属线弹性不够，随着温度的变化，它们往往会与柔软的有机晶体断开联接。涂了金的蚕丝能够弥补这个缺陷，这一材料结合了黄金的导电性和蚕丝的柔韧性。

“绿色”电子产品正变得越来越普遍
随着消费者对更加环保的产品需求的持续增长，以及电子产品和有机产品之间的界限持续模糊，“绿色”材料将在电子产品生产应用中更加普遍。
无论是可穿戴技术还是更环保的产品，电子产品将对生态环境越来越友好。只要消费者对“绿色产品”的需求持续增长，电子行业就会满足消费者的需求，使用环保材料或采用环保的生产方式进行生产制造——在某些情况下还会改进自己的产品。

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