211service.com
Biodegradowalny chip komputerowy, który działa zaskakująco dobrze
Według nowych badań biodegradowalne, drewnopochodne chipy komputerowe mogą działać tak samo dobrze, jak chipy powszechnie używane do komunikacji bezprzewodowej.
Komponenty elektroniczne wykonane z arsenku galu leżą na wierzchu powierzchni wykonanej z nanocelulozy, która jest wykonana z drewna.
Wynalazcy twierdzą, że nowe chipy mogą pomóc w rozwiązaniu globalnego problemu szybko gromadzących się odpadów elektronicznych, z których część zawiera potencjalnie toksyczne materiały. Wyniki pokazują również, że przezroczysty materiał drewnopochodny, zwany papierem nanocelulozowym, jest atrakcyjną alternatywą dla plastiku jako powierzchnia dla elastycznej elektroniki.
W konwencjonalnej produkcji chipów elementy elektroniczne, takie jak tranzystory, są wytwarzane na powierzchni sztywnej płytki wykonanej z materiału półprzewodnikowego, takiego jak krzem. Naukowcy z University of Wisconsin, kierowani przez Zhenqiang (Jack) Ma , profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej, wykonał elementy elektroniczne w podobny sposób, ale następnie użył gumowego stempla, aby zdjąć je z wafla i przenieść na nową powierzchnię wykonaną z nanocelulozy. Zmniejszyło to ilość używanego materiału półprzewodnikowego nawet o 5000 razy bez poświęcania wydajności.
W dwóch ostatnich demonstracjach Ma i jego koledzy pokazali, że mogą wykorzystać nanocelulozę jako warstwę nośną dla obwodów o częstotliwości radiowej, które działają porównywalnie do tych powszechnie stosowanych w smartfonach i tabletach. Wykazali również, że te wióry mogą być rozkładane przez pospolity grzyb.
Zdecydowana większość materiału półprzewodnikowego w dzisiejszych chipach stanowi warstwę nośną, a aktywne komponenty elektroniczne stanowią tylko bardzo mały ułamek. To kosztowny odpad, mówi Ma, a w przypadku niektórych materiałów może prowadzić do niebezpiecznego zanieczyszczenia po wyrzuceniu urządzenia.
W ostatnich latach naukowcy wykazali, że nanoceluloza, która jest wytwarzana przez rozbijanie włókien drzewnych do nanoskali, może być realnym materiałem podporowym dla różnych urządzeń elektronicznych, w tym ogniw słonecznych. Jednak ostatnie demonstracje są pierwszymi, które ujawniają właściwości, które sprawiają, że materiał jest obiecujący do zastosowania w wydajnych, wysokowydajnych obwodach częstotliwości radiowych, mówi Ma.
Ma mówi, że chipy, takie jak te, które wyprodukowała jego grupa, są gotowe do komercjalizacji. Uważa jednak, że zmiana obecnych praktyk i rozważenie wytwarzania wiórów z drewna przez główny nurt przemysłu elektronicznego może wymagać zwiększonej presji środowiskowej lub wzrostu cen rzadkich materiałów półprzewodnikowych, takich jak gal.
Techniki wytwarzania urządzeń, takie jak te, które stworzyli Ma i jego koledzy, stają się coraz bardziej ugruntowane w przemyśle elektronicznym, mówi John Rogers , profesor materiałoznawstwa na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign. Rogers pierwotnie opracował metodę, którą grupa Ma zastosowała do przenoszenia niewielkich ilości materiału półprzewodnikowego z dużego wafla na powierzchnię nanocelulozy.
Wojsko jest bardzo zainteresowane elektroniką, która w jakiś sposób uległaby degradacji, aby wrażliwa elektronika nie dostała się w ręce adwersarzy, mówi Rogers. Ale być może najważniejszym aspektem ostatnich demonstracji Ma jest potencjalna korzyść dla środowiska, mówi. Urządzenia wszelkich kształtów i rozmiarów, które mogą komunikować się bezprzewodowo, szybko się mnożą, a trend ten nie wykazuje oznak spowolnienia. Ludzie często aktualizują swoje urządzenia, a przestarzałe urządzenia są często wyrzucane. Co się dzieje z tymi wszystkimi strumieniami odpadów? Myślę, że to całkiem uzasadnione pytanie, mówi.