 Портативная электроника, обычно изготавливаемая из невозобновляемых, не поддающихся биохимическому разложению и потенциально токсичных материалов, выбрасывается с угрожающей скоростью в погоне потребителей в следующем лучшим электронным гаджетом.
В стремлении облегчить нагрузку электронных приборов на окружающую среду, команда исследователей из Университета Висконсин-Мэдисон сотрудничает с исследователями в лаборатории лесной продукции министерства сельского хозяйства США, чтобы разработать удивительное решение: полупроводниковый чип, сделанный почти полностью из дерева.
Исследовательская группа демонстрирует возможность замены субстрата, или несущего слоя компьютерного чипа, нановолокном целлюлозы - гибким, биоразлагаемым материалом, изготовленным из дерева.
Большинство материала в чипе являются поддержкой. Исследователи использует только менее пары микрометров для всего остального. Сейчас чипы настолько безопасны, что их можно положить в лесу, и грибок будет деградировать их. Они станутся безопасными в качестве удобрения.
Если взять большое дерево и сократить его до отдельного волокна, то наиболее распространенным продуктом станет бумага. Но что, если разбить волокно дальше на наноуровне? На этой шкале можно превратить подобный материал в очень сильную и прозрачную бумагу из нановолокна целлюлозы.
Исследователи рассмотрели два ключевых барьера к использованию древесных материалов, полученных в обстановке электроники: гладкость поверхности и тепловое расширение. Древесина является природным гигроскопичным материалом, может привлечь влагу из воздуха и расширяться. С эпоксидным покрытием на поверхности нановолокон, исследователи решили проблемы по гладкости поверхности и защиты от влаги.
Исследователи изучали полимеры на био снове на протяжении более десяти лет. Нановолокна целлюлозы предлагают множество преимуществ по сравнению с нынешними подложками чипов. Био-материалы являются устойчивыми, био-совместимыми и биоразлагаемыми. И по сравнению с другими полимерами, нановолокна целлюлозы на самом деле имеет относительно низкий коэффициент теплового расширения.
Работа группы также демонстрирует более экологический процесс, который показал такую же производительность, как и у существующих чипов. Большинство сегодняшних беспроводных устройств использовать микросхемы арсенида галлия из-за их превосходной работы при высокой частоте и возможностей обработки мощности возможностей. Тем не менее, арсенид галлия может быть экологически токсичным, особенно в больших количествах в отходах беспроводной электроники. Новый процесс значительно снижает использование такого дорогого и потенциально токсичного материала.
В то время как способность к биологическому разложению новых материалов будет иметь положительное влияние на окружающую среду, гибкость технологии может привести к широкому распространению этих электронных чипов. Массовое производство современных полупроводниковых микросхем является достаточно дешевым, и может занять некоторое время для промышленности, чтобы адаптироваться к новому проекту.
|
