PCB容纳并互连、晶体管和其他组件，通常由涂有硬塑料并与铜层压在一起的多层薄玻璃纤维板组成。这种塑料不易与玻璃分离，因此多氯联苯经常堆积在垃圾填埋场，其中的化学物质可能会渗入环境中。或者将它们焚烧以提取电子产品中的贵重金属，例如金和铜。这种燃烧通常在发展中国家进行，不仅浪费而且可能有毒——特别是对于那些在没有适当保护的情况下从事这项工作的人来说。

由华盛顿大学研究人员领导的团队开发了一种新型PCB，其性能与传统材料相当，并且可以重复回收，材料损失可以忽略不计。研究人员使用了一种溶剂，可以将一种玻璃体(一种尖端的可持续聚合物)转化为果冻状物质，而不会损坏它，从而可以将固体成分取出以进行再利用或回收。

然后，vitrimer果冻可以重复用于制造新的高质量PCB，这与每次回收后都会显着降解的传统塑料不同。通过这些“vPCB”(vitrimer印刷电路板)，研究人员回收了98%的vitrimer和100%的玻璃纤维，以及91%的用于回收的溶剂。

“电子废物的质量和体积中，多氯联苯占据了相当大的比例，”共同资深作者、华盛顿大学保罗·G·艾伦计算机科学与工程学院助理教授维克拉姆·艾耶(VikramIyer)说。“它们的构造具有防火和耐化学性，这使得它们非常坚固。但这也使得它们基本上不可能回收。在这里，我们创造了一种新材料配方，其电气性能可与传统PCB相媲美，并可重复回收它们。”

Vitrimers是一类于2015年首次开发的聚合物。当暴露于某些条件(例如高于特定温度的热量)时，它们的分子可以重新排列并形成新的键。这使得它们既“可修复”(例如，弯曲的印刷电路板可以拉直)又高度可回收。

“在分子水平上，聚合物有点像意大利面条，它会包裹并被压实，”共同高级作者、华盛顿大学机械工程系助理教授AniruddhVashisth说。“但vitrimer是不同的，因为组成每个面条的分子可以断开和重新连接。这几乎就像每块意大利面条都是由小乐高积木制成的。”

该团队创建vPCB的流程与用于PCB的流程仅略有不同。传统上，半固化的PCB层在热压机层压之前被保存在凉爽、干燥的条件下，其保质期有限。由于vitrimers可以形成新的键合，研究人员将完全固化的vPCB层进行层压。研究人员发现，为了回收vPCB，他们可以将材料浸入沸点相对较低的有机溶剂中。这使得vPCB的塑料膨胀，而不会损坏玻璃板和电子元件，使研究人员能够将它们提取出来以供重复使用。

这一过程为实现更可持续、循环的PCB生命周期提供了多种途径。在某些情况下，损坏的电路板(例如有裂纹或变形的电路板)可以修复。如果不进行修理，它们可能会与电子元件分离。然后，这些组件可以回收或重复使用，而vitrimer和玻璃纤维可以回收到新的vPCB中。

该团队测试了其vPCB的强度和电气性能，发现其性能与最常见的PCB材料(FR-4)相当。Vashisth和合著者BichlienH.Nguyen(微软研究院首席研究员、艾伦学院附属助理教授)现在正在利用人工智能探索用于不同用途的新vitrimer配方。

生产vPCB不需要对制造工艺进行重大改变。

“令人高兴的是，许多行业——例如航空航天、汽车甚至电子——已经为我们在这里使用的两部分环氧树脂进行了加工，”主要作者、华盛顿大学博士生张志涵说。艾伦学校。

该团队分析了环境影响，发现与传统PCB相比，回收vPCB可以使全球变暖潜力降低48%，致癌物排放量降低81%。虽然这项工作提出了一种技术解决方案，但该团队指出，大规模回收vPCB的一个重大障碍是创建系统和激励措施来收集电子废物，以便进行回收。

“为了真正实施这些系统，需要实现成本平价和强有力的政府监管，”Nguyen说。“展望未来，我们需要以可持续性指标为首要原则来设计和优化材料。”