作为电子器件的核心组成部分，介电材料的高性能与可回收性往往难以兼顾。俞书宏团队长期致力于天然纤维素材料研究，为突破这一局限，在细菌合成细菌纤维素（Bacterial cellulose, BC）的过程中，通过引入玻璃微珠（Glass bubbles, GBs）气溶胶填料，利用细菌的自发行为构建出独特的BC–BC/GBs–BC三明治结构介电薄膜。细菌自发形成的连续三维纤维素纳米纤维网络，从根本上改善了传统复合材料界面结合弱的问题。

图1. 闭环生物可回收纤维素基介电薄膜的合成过程与性能测试

研究团队系统测试了该薄膜的综合性能：力学方面，其拉伸强度高达117.09 MPa，是传统真空抽滤薄膜的3倍以上，且经过10万次弯曲后性能仍保持稳定；热学方面，在-150℃至150℃的宽温度范围内，其平均热膨胀系数仅为5.66×10⁻⁶ K⁻¹，优于多数商用介电聚合物；介电性能表现尤为突出，在1 kHz至1 MHz及8-18 GHz频率范围内，介电常数低于均1.41，1 MHz下介电损耗仅为0.003，且在200℃高温下性能变化极小且可逆，10 GHz高频条件下介电常数约1.136，基于该薄膜制备的电子器件信号传输损耗显著低于商用环氧树脂基板。

该研究的最大突破在于建立了高效的闭环生物回收体系。团队利用纤维素酶特异性降解薄膜中的纤维素，将其解聚为葡萄糖而不影响其他组分，随后通过密度差异实现多组分高效分离——上浮的玻璃微珠、澄清的葡萄糖溶液以及沉淀的高纯度银（纯度达99.66%）被分别回收。所有回收组分均可重新用于AABS生物制造过程与电子器件加工，且再生电子器件的各项性能与原始产品基本一致。生命周期评估表明，该薄膜在全环境影响类别上均低于商用环氧-二氧化硅复合介电薄膜，真正实现了“制备-使用-回收-再生”的全链条绿色循环。

基于该技术，研究团队成功验证了纤维素基介电薄膜在电子器件领域的应用潜力。纤维素基介电薄膜优异的低介电常数特性使其在5G、6G等无线通信领域具有重要价值，可显著降低信号传输损、提升器件性能。此外，该闭环生物回收策略为复合材料的可持续设计提供了新范式，有望推广至更多电子材料领域。

综上所述，俞书宏团队结合气溶胶辅助生物合成与酶降解技术，首次实现了复合材料的闭环生物回收，完美兼顾了材料的高性能与可持续性。该技术为电子垃圾的减量化与资源化利用提供了切实可行的解决方案。随着技术的进一步优化与拓展，未来有望逐步建立全体系可回收电子材料与器件制造系统，从根源上缓解电子垃圾带来的环境压力。

来源：安徽省科技成果转化促进会