211service.com
En biologisk nedbrydelig computerchip, der yder overraskende godt
Bionedbrydelige, træbaserede computerchips kan fungere lige så godt som chips, der almindeligvis bruges til trådløs kommunikation, ifølge ny forskning.
Elektroniske komponenter lavet af galliumarsenid sidder oven på en overflade lavet af nanocellulose, som er lavet af træ.
Opfinderne hævder, at de nye chips kunne hjælpe med at løse det globale problem med hurtigt at akkumulere elektronisk affald, hvoraf nogle indeholder potentielt giftige materialer. Resultaterne viser også, at et gennemsigtigt træ-afledt materiale kaldet nanocellulosepapir er et attraktivt alternativ til plastik som overflade til fleksibel elektronik.
Ved konventionel chipfremstilling er elektroniske komponenter som transistorer lavet på overfladen af en stiv wafer lavet af et halvledende materiale såsom silicium. Forskere ved University of Wisconsin, ledet af Zhenqiang (Jack) Ma , en professor i elektro- og computerteknik, lavede de elektroniske komponenter på lignende måde, men brugte derefter et gummistempel til at løfte dem fra waferen og overføre dem til en ny overflade lavet af nanocellulose. Dette reducerede mængden af brugt halvledende materiale med en faktor på op til 5.000, uden at ofre ydeevnen.
I to nylige demonstrationer viste Ma og hans kolleger, at de kan bruge nanocellulose som støttelag for radiofrekvenskredsløb, der yder sammenligneligt med dem, der almindeligvis bruges i smartphones og tablets. De viste også, at disse chips kan nedbrydes af en almindelig svamp.
Langt størstedelen af det halvledende materiale i nutidens chips udgør støttelaget, og de aktive elektroniske komponenter repræsenterer kun en meget lille brøkdel. Det er et dyrt spild, siger Ma, og for nogle materialers vedkommende kan det føre til farlig forurening, når en enhed bliver smidt ud.
I de senere år har forskere påvist, at nanocellulose, som er fremstillet ved at bryde træfibre ned til nanoskala, kan være et levedygtigt støttemateriale til en række elektroniske enheder, herunder solceller. De seneste demonstrationer er dog de første til at afsløre egenskaber, der gør materialet lovende til brug i effektive, højtydende radiofrekvenskredsløb, siger Ma.
Ma siger, at chips som dem, hans gruppe lavede, er klar til kommercialisering. Men han mener, at det sandsynligvis vil kræve et øget miljøpres eller en stigning i prisen på sjældne halvledermaterialer som gallium, før den almindelige elektronikindustri ændrer sin nuværende praksis og overvejer at lave spåner af træ.
Teknikker til fremstilling af enheder som dem Ma og hans kolleger har lavet, bliver mere etablerede i elektronikindustrien, siger John Rogers , professor i materialevidenskab ved University of Illinois i Urbana-Champaign. Rogers udviklede oprindeligt metoden Ma's gruppe brugte til at overføre små mængder halvledende materiale fra en stor wafer til nanocelluloseoverfladen.
Militæret er meget interesseret i transient elektronik, der på en eller anden måde ville blive nedbrudt for at forhindre følsom elektronik i at falde i hænderne på modstandere, siger Rogers. Men måske er det vigtigste aspekt ved Mas nylige demonstrationer den potentielle miljøfordel, siger han. Enheder af alle former og størrelser, der kan kommunikere trådløst, spreder sig hurtigt, og denne tendens viser ingen tegn på langsommere. Folk opgraderer deres enheder ofte, og forældede enheder bliver ofte smidt ud. Hvad sker der med alle de affaldsstrømme? Jeg synes, det er et ret legitimt spørgsmål at stille, siger han.