ACS Nano主编：南洋理工大学陈晓东 | Nature Materials访谈

Xiaodong Chen：

我(Chen)的学术研究之旅始于2002年，在中国科学院获得物理化学硕士学位。2006年，在德国明斯特大学完成了博士学位，从此开启了生物化学领域的发展。在美国西北大学（Northwestern University）博士后出站后，2009年加入新加坡南洋理工大学（Nanyang Technological University）担任助理教授，这标志着独立研究生涯的开始。

在过去的14年里，我(Chen)的研究团队深入各大领域，包括材料科学与工程、柔性电子技术和碳负技术，所有这些，都是源于气候变化的紧迫性。虽然减排至关重要，但仅靠减排还不足以实现《巴黎协定》的总体目标，即到2050年实现净零排放。

为了支持这一全球碳排放目标，我们(Chen)一直在积极研究碳负carbon-negative技术和工艺。我们(Chen)工作的例子之一，还包括开发生物质基的化学转化，以实现可持续电化学储能器件和皮肤生物相容性电子设备的新时代。主要目标是通过这些创新，以解决世界上紧迫的气候挑战。

Xiaodong Chen：

电子行业占全球温室气体排放量的4%。根据联合国全球电子废弃物监测报告，全球电子废弃物是增长最快的固废物流之一。2019年，全球产生了5360万公吨电子垃圾（人均7.3公斤），预计2030年，将增加到74.7百万吨，2050年，可能增加到110百万吨。幸运的是，电子行业正在显示出实质性的进步，潜在的革命性技术，即将出现。

研究和集体创新正在引领并走向可持续电子产品，包括各种科技进步，例如高效太阳能电池和轻型锂离子电池，以及水处理、环境修复和制造效率方面的创新。利用工程纳米材料的独特性质，可以显著提高可持续设计纳米材料的技术价值。此外，在可持续可穿戴电子纺织品方面，也广泛地探索环保纤维、柔性显示器件、电子材料、制造技术和报废工艺，旨在开发下一代可持续智能或响应纺织品。这些创新，会彻底改变医疗保健和相关领域的可穿戴技术。

另一例子是瞬态电子学transient electronics的出现，这是一类可持续发展的设备，可应用于植入式生物医学设备、环境传感器和硬件安全。研究人员开创了新的材料系统（包括基板和电子元件），引入了化学机制（如水溶解、光降解和热分解），并开发了制造技术，使得瞬态器件，有望与传统器件相媲美，甚至优于传统器件。

此外，通过合作和共同努力（例如新加坡-CEA循环经济研究联盟(SCARCE)和南洋环境与水研究所（NEWRI））可持续发展工作正在进行中。这些组织部署了环保的电子垃圾回收方法，利用废弃生物质废物（如橘子皮）中的化合物，从电池中提取有价值的金属，并通过无害的化学过程，将电路板中的有毒塑料转化为可重复使用的资源。

创新和更环保的技术，将开启了进步的机会，并开辟了通往新材料和增材制造技术的道路。对于在塑料（如具有低耐热性的聚对苯二甲酸乙二醇酯）上生产印刷电路板，低温处理是必不可少的。可持续电子制造也为提高效率、减少废弃物、成本效益和更可持续的电子废物回收方法提供了机会。整合人工智能（AI）和物联网等技术，可以进一步使数字制造和传感器技术，朝着负碳闭环的方向发展，最大限度地减少浪费并优化成本。

Xiaodong Chen：

各种印刷技术（包括丝网印刷、直接印刷、喷墨印刷和基于激光的烧结）提供了可持续性优势。这些技术，可在生产中实现废弃物减少、灵活性和定制化。还可以通过环保材料和无溶剂选择，以提高资源和能源效率。小型化的多功能性，减少了整体材料的占地面积，从而使器件重量轻且灵活。印刷电子产品（如可生物降解基板上的无毒印刷电池）也可以为潜在的电子垃圾减少铺平道路，展示可持续电池解决方案的创新。

尽管有许多优势，但印刷电子产品也有局限性，这对可持续发展构成了挑战。设计的复杂性、耐用性的降低、化学品使用的多样性，以及与材料成分相关的特定回收挑战，都可能成为绊脚石。实现高力学性能，通常需要后处理（如热交联和光交联），这可能会通过影响材料的溶解性或降解性，从而影响回收过程。

因此，印刷电子技术代表了电子工业可持续发展的极具前景的方向之一。虽然有显著的好处（包括减少废物和提高资源效率），但不能忽视相应的挑战。对于克服这些障碍来说，平衡生态因素和经济因素，是至关重要的。

Xiaodong Chen：

柔性和可持续的电子领域，呈现出无限的潜力，为此，展望了充满希望的前景，特别是对于这一领域专业化的年轻科学家来说。需要跨多个学科的全面协作，包括材料科学、电子工程、计算机科学、环境工程、信息工程、商业和市场营销。

通过深入研究柔性和可持续的电子世界，在塑造未来行业标准方面，年轻科学家发挥至关重要的作用。他们的共同努力，可以为材料制造、系统设计、回收流程和应用程序的创新重新部署，建立稳健和可持续的基准。这些多学科的努力，可以为全球可持续发展挑战，提供切实可行的解决方案，产生开创性的研究论文和专利，培养创业精神。

专攻这一领域，可以让年轻科学家走上一条独特而有益的道路。这提供了参与创新和有影响力的工作机会，在积极寻求可持续技术和解决方案的同时，为行业做出有意义的贡献，并通过应对紧迫的全球挑战，而获得个人成就。

总之，柔性和可持续的电子领域，为年轻科学家揭开一片尚未开发的“蓝海”，为重塑行业以改善社会和环境提供机会。这一动态和不断扩大的领域，使年轻的研究人员能够在职业生涯中取得重大进展，同时为更可持续的全球未来做出贡献。