天科大戴林、司传领《AFM》研究论文：“木质素vitrimer”封装策略实现液态金属的高分辨打印及高效回收

全球电子废弃问题日益严峻，总量已达数千万吨，但回收率较低。传统电子制造依赖不可再生资源，且回收工艺复杂、成本高昂。近年来，兼具流体和金属特性的室温液态金属（RTLMs）在高性能及可回收电子设备制造方面显示出了良好的应用前景。然而，RTLMs较大的表面张力及较差的粘附性能，使其难以通过印刷过程构建高性能电路，极大地限制了RTLMs应用范围及相关技术的快速发展。

为解决这一问题，天津滚球体育 大学戴林、司传领团队创新性地开发了一种多功能木质素vitrimer及液态金属封装策略，其直接打印分辨率可达7.6 μm，并具有流动性可调、光热原位修复和全组分快速回收等特性，为高性能、多功能、绿色化制造提供了新的思路。该成果以题为“Lignin-based vitrimer for high-resolution and full-component rapidly recycled liquid metal printed circuit”的论文发表在《Advanced Functional Materials》上。天津滚球体育 大学硕士研究生杨妍帆为第一作者，戴林、司传领为共同通讯作者，天津滚球体育 大学为唯一单位。

图1. 木质素基vitrimer的制备流程与闭环回收示意图

木质素vitrimer（LPEv）由环氧改性木质素、聚乙二醇二羧酸（PEGA）、乙二醇复合而成。木质素作为主要组分的同时还赋予材料光热转化性能，通过点光源即可实现材料的原位快速修复。乙二醇的引入可形成双重动态键交联网络，通过调控环氧改性木质素与PEGA内部的动态酯交换过程，从而灵活调节体系粘度、实现全组分的温和快速分离与回收。

图2. 木质素vitrimer的合成表征与光热修复性能

以上述LPEv为连续相，EGaIn为分散相可制得稳定的导电膜水。LPEv在EGaIn液滴之间的界面润滑作用确保了EGaIn的稳定分散。通过改变EG的加入量，可以轻松调节EGaIn-LPEv的粘度，这为直接打印精度的调节奠定了基础。

图3. EGaIn-LPEv导电墨水的制备与性能

基于体系稳定性及粘度可调节能力，本研究设计了一种由改性纤维制成的纤维型打印针头。通过改变打印头与基底之间的垂直高度，即可灵活调节分辨率，最高可达7.60 μm，且边界清晰、厚度均匀、可附着于多种材料表面。木质素良好的光热转换能力，可使受损电路可通过808 nm红外光照射在15秒内重新连通。修复过程能耗仅为4.9毫瓦时，较传统热处理过程能耗降低97.3%。

图4. EGaIn-LPEv导电墨水的高分辨率印刷与光热原位修复

基于双重动态共价网络的EGaIn-LPEv可在130°C下30分钟内实现全组分的完全分离，EGaIn回收率高达98.7%，全组分回收率为98.3%。

图5. EGaIn-LPEv PCB的全组分闭环回收和再制造

总结：该研究提出了一种基于木质素vitrimer的粘度可调纳米封装策略，显著提高了液态金属的印刷适性及打印分辨率，并实现全组分的高效分离、回收与再制造。此外，其良好的光热性能，可实现光控原位修复，为精密电子设备提供了一种精准、低能耗、快速的后处理修复方法。这研究为高性能木质素材料的设计开发及先进电子设备的绿色制造技术提供了新的思路。

该课题得到了国家自然科学基金面上项目、天津市自然科学基金A类项目（原天津市杰出青年科学基金）的资助和支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202425780

戴林，天津滚球体育 大学教授、博导，入选教育部青年长江学者、国家林草局青年拔尖人才、中科协青年人才托举工程，获天津市杰出青年基金。主要从事纸基功能材料、木质素高值化利用研究。主持国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金等项目。研究成果以第一作者或通讯作者在Advanced Materials、Trends in Chemistry、Advanced Functional Materials、Green Chemistry等期刊发表。出版《木质素及其功能材料》（主编）、《木质素化学》（副主编）等专著。担任Collagen and Leather、林业科学等期刊编委，Industrial Crops and Products客座主编。获中国商业联合会滚球体育 进步一等奖、中国轻工业联合会滚球体育 进步二等奖、中国产学研合作创新成果奖二等奖、天津市优秀青年滚球体育 工作者等。

司传领，天津滚球体育 大学教授、博导、滚球体育 处副处长、全国青联委员。主要从事制浆造纸及生物质资源高值化利用方面的教学研究工作。以第一或通讯作者发表论文200余篇（被引用2万余次，个人H因子78），授权国内外发明专利50余项。入选国家“万人计划”滚球体育 创新领军人才、教育部新世纪优秀人才支持计划、国家林草局滚球体育 创新领军人才、天津市有突出贡献专家、天津市特聘教授、天津市滚球体育 创新领军人才等人才计划等。入选科睿唯安“全球高被引科学家”榜单、ScholarGPS全球前0.05%顶尖科学家榜单、爱思唯尔“中国高被引学者” 、美国斯坦福大学“全球前2%顶尖科学家”终身科学影响力和年度科学影响力榜单、Bentham Ambassador等。先后主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、教育部、人社部、天津市重点研发计划、企业委托课题，研究成果获教育部霍英东教育基金会高等院校青年教师奖、国家林草局梁希林业滚球体育 进步奖、中国商业联合会滚球体育 进步奖、中国轻工联合会滚球体育 进步奖、中国产学研合作促进会产学研合作创新成果奖等。